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离散变结构控制及其在直线伺服系统上的实现

作　者: 王辉
导　师: 孙明轩
学　校: 浙江工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 直线伺服系统永磁同步直线电机滑模变结构控制重复控制幂次趋近律离散时间控制
分类号: TM921.541
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在提供直线机械能方面,直线电机比传统方式具有更加优异的表现,尤其是在以高速高精度为主要特征的数控加工领域。为了提高直线电机的控制性能,目前越来越多的先进控制技术被研究应用到其中,并取得了丰硕的成果。因此,研究如何将先进控制技术应用于直线电机以提高伺服系统的控制性能具有十分重要的现实意义。本文主要研究分析滑模变结构控制技术和重复控制技术在直线电机上应用的可行性。本文的主要工作和成果包括以下几个方面:1.针对高氏幂次趋近律存在的颤振问题,本文引入边界层思想来改进趋近律,使系统在两种不同的趋近律之间进行切换选择,从而有效消除了颤振。2.设计不确定系统的变结构控制器时,本文采用理想切换动态方法,即将扰动抑制措施直接“嵌入”到趋近律(前文改进的幂次趋近律)中,然后根据这种新型趋近律设计系统的控制器。理论分析指出系统存在三种收敛层边界情况,即单调收敛层边界、绝对收敛层边界和准滑模带边界。3.考虑到直线电机通常需要去执行一些重复性控制任务,因此系统的不确定性扰动呈现出明显的周期性。为了对周期性外激励信号实现完全跟踪或抑制,本文结合重复策略提出一种离散滑模重复控制器设计方法。4.设计辨识实验,建立直线伺服对象的特征数学模型。主要工作包括两项:1)理论证明直线伺服系统存在特征模型,即可用一个二阶慢时变的差分方程近似描述(当选取合适的采样周期时,可用一个二阶时不变差分方程描述);2)将实验数据从DSP开发板采集到上位机,并利用Matlab软件计算得到这个二阶差分模型的系数。5.利用DSP开发板构建直线伺服系统的位置环,编程实现文中所设计的离散滑模重复控制器。实验结果表明,本文所设计的控制器可有效提高直线伺服系统的控制精度。

离散变结构控制及其在直线伺服系统上的实现

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