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基于dSPACE的迭代学习控制研究

作　者: 曾卫军
导　师: 高强
学　校: 天津理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 迭代学习控制参数优化轨迹跟踪 dSPACE 快速控制原型
分类号: TP13
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
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内容摘要

迭代学习控制作为一种自动控制与人工智能相结合的新的学习控制技术,它非常适合于具有重复运动特性的被控对象,可以实现有限时间区间上任意精度的跟踪。目前迭代学习控制的研究,在理论和应用两方面都取得了一定的成果。但在理论算法上,大都是为了获得较好的跟踪性能,存在结构比较复杂,可控性和实时性不高等问题;另外,工程上的实际应用也不够成熟。针对上述问题,本文的主要工作如下:1.迭代学习控制基本学习律的应用中,存在没有参考指标用于参数大小的选定、跟踪误差的单调收敛性不能保证等问题。本文研究了两种参数优化方法:对正定的离散系统,提出了一种迭代学习控制的自适应参数优化算法,保证迭代学习算法中的参数每次迭代都是最优的;对线性离散时不变系统,提出了一种基于一定性能指标优化迭代学习控制器PID参数的方法。仿真结果表明,上述两种算法具有算法简单、收敛速度快,且能保证跟踪误差单调收敛等优点。2.针对一类在有限时间区间上可重复运行的二阶线性慢时变系统,在模型参考自适应控制算法的基础上,提出了基于迭代学习的模型参考自适应控制算法。不仅实现了轨迹跟踪层面上的学习,也实现了系统层面上的学习,还缩短了跟踪期望轨迹的调节时间。3.系统介绍了dSPACE实时仿真系统的硬件组成、软件环境、实时仿真功能以及利用dSPACE开发控制系统的流程。4.基于dSPACE硬件和软件平台,设计了直流伺服电机的快速控制原型,实现了迭代学习控制应用于直流伺服电机的位置控制。上述工作在迭代学习控制理论和应用两方面做出了具有针对性的研究,为解决相关控制问题提供了相应的参考方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 迭代学习控制基本描述  9-12
  1.3 迭代学习控制的研究内容和现状  12-13
  1.4 本文的研究内容与意义  13
  1.5 论文结构安排  13-15
第二章迭代学习控制参数自适应优化研究  15-21
  2.1 问题描述  15-16
  2.2 学习算法的设计  16
  2.3 算法的收敛性分析  16-17
  2.4 仿真分析  17-20
  2.5 本章小结  20-21
第三章迭代学习控制基本学习律参数的优化研究  21-30
  3.1 问题描述  21
  3.2 参数优化设计  21-24
    3.2.1 PID 型迭代学习算法  21-22
    3.2.2 增益的优化设计  22-24
  3.3 位置伺服系统中的应用  24-29
    3.3.1 控制对象的建模  24-25
    3.3.2 仿真分析  25-29
  3.4 本章小结  29-30
第四章基于迭代学习的模型参考自适应控制  30-35
  4.1 问题描述  30-31
  4.2 基于迭代学习的模型参考自适应算法的分析  31-32
    4.2.1 系统输入的确定  31-32
    4.2.2 自适应调整参数的确定  32
  4.3 仿真实例  32-34
  4.4 结论  34-35
第五章 dSPACE 实时仿真平台  35-43
  5.1 dSPACE 实时仿真系统  35-37
    5.1.1 dSPACE 系统概述  35
    5.1.2 dSPACE 实时仿真系统的应用类型  35-37
  5.2 dSPACE 实时控制系统的硬件组成  37-39
    5.2.1 DS1005 处理器结构  37-39
    5.2.2 DS2201 综合I/O 板  39
  5.3 dSPACE 控制系统开发软件组成  39-40
    5.3.1 代码生成和下载软件（RTW、RTI）  40
    5.3.2 综合实验与测试环境ControlDesk  40
  5.4 基于dSPACE 的产品开发流程  40-42
  5.5 本章小结  42-43
第六章基于迭代学习的直流伺服控制系统设计  43-52
  6.1 控制系统整体设计  43-44
  6.2 执行机构的选择和设计  44-47
    6.2.1 电机的选择  44-45
    6.2.2 减速器和编码器的选择  45-46
    6.2.3 电机驱动器的设计  46-47
  6.3 位置控制的实现  47-49
    6.3.1 输入脉冲的实现  47
    6.3.2 编码器测速方式的实现  47
    6.3.3 基于迭代学习控制模型设计  47-48
    6.3.4 dSPACE 实时硬件代码的生成和下载  48-49
  6.4 实时仿真  49-51
  6.5 本章小结  51-52
第七章总结与展望  52-53
  7.1 论文总结  52
  7.2 工作展望  52-53
参考文献  53-56
发表论文和科研情况说明  56-57
致谢  57-58

基于dSPACE的迭代学习控制研究

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