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基于鲁棒控制方法的伺服系统设计与实验研究

作 者: 袁兵
导 师: 姚郁
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 鲁棒控制 伺服系统 混合灵敏度方法 μ综合方法 加权函数
分类号: TM921.541
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 109次
引 用: 1次
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内容摘要


本论文以位置伺服控制系统为背景,基于鲁棒控制方法研究了机电伺服控制系统设计问题。研究内容及成果主要在以下几个方面:首先,通过对矢量控制型永磁同步电机系统原理的分析,建立了位置伺服的机电伺服系统的数学模型。在此基础上,分析了永磁同步电机、转动惯量变化、摩擦、时滞等五方面不确定性因素及其对系统性能的影响,综合考虑各种不确定性对系统性能的影响,给出了机电伺服系统模型的不确定性描述形式。其次,通过对实际系统的具体特性及不同性能指标要求分析,对不确定性模型中不确定块的个数进行了简化。根据系统模型的不确定块个数,研究了混合灵敏度方法及μ综合设计方法,给出了系统达到鲁棒稳定性和鲁棒性能的条件,并讨论了性能加权函数的选取原则及参数确定方法。最后,针对某型转台中环伺服控制系统,通过实验测试方法获取系统的标称模型及不确定性界函数,确定了权函数中参数的取值范围,并通过仿真实验分析性能权函数参数的不同取值对于控制器解的影响,并提出了权函数参数的调整方法,最后解得合适的控制器,进行了相应的实验对比。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 机电伺服系统鲁棒控制方法的研究现状  9-12
    1.2.1 鲁棒控制方法研究现状  9-10
    1.2.2 鲁棒控制方法应用研究中的主要问题  10-12
  1.3 论文主要内容及章节安排  12-13
第2章 机电伺服系统的模型建立及不确定性分析  13-31
  2.1 引言  13
  2.2 机电伺服系统标称模型的建立  13-17
  2.3 机电伺服系统模型的不确定性因素分析  17-27
    2.3.1 驱动器带来的不确定性  17-21
    2.3.2 电机本体带来的不确定性  21-23
    2.3.3 转动惯量变化的不确定性  23
    2.3.4 摩擦引起的不确定性  23-26
    2.3.5 时滞特性引起的不确定性  26-27
  2.4 机电伺服系统模型的不确定性描述  27-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章 机电伺服系统鲁棒设计方法及性能权函数选取  31-46
  3.1 引言  31
  3.2 标准H_∞问题  31-32
  3.3 基于混合灵敏度方法的机电伺服系统设计  32-35
  3.4 基于μ综合方法的机电伺服系统设计  35-38
  3.5 性能权函数的选取  38-45
    3.5.1 灵敏度加权函数W_e(s)的选取  38-44
    3.5.2 控制量加权函数W_u(s)的选取  44-45
  3.6 本章小结  45-46
第4章 某型伺服系统的鲁棒控制器设计及实验  46-61
  4.1 引言  46
  4.2 系统标称模型及不确定性界函数测定  46-49
  4.3 权函数参数选取范围的确定  49-53
    4.3.1 性能权函数参数的上界  50-51
    4.3.2 权函数参数调整中控制器的极点轨迹  51-53
  4.4 权函数参数选择的仿真研究.  53-58
    4.4.1 W_e(s)不同参数的仿真研究  53-56
    4.4.2 W_u(s)不同选取形式的仿真研究  56-57
    4.4.3 权函数参数调整方法  57-58
  4.5 混合灵敏度方法及μ综合方法控制器性能对比及实验  58-60
  4.6 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力拖动(电气传动) > 控制系统 > 同步旋转及随动系统 > 伺服系统
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