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混合灵敏度法在参数大范围变化系统中的应用研究

作　者: 刘永波
导　师: 徐本洲
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 电液驱动力系统 混合灵敏度 加权函数 参数大范围变化
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 23次
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内容摘要


现代液压伺服系统,由于工况的变化以及一些不确定因素,普遍存在较大程度的参数变化和负载干扰。而对于电液驱动力控制系统,系统参数大范围变化特别是负载质量的变化,容易引起系统不稳定,因此迫切需要设计出高精度、适应能力强的控制系统。本文在查阅国内外有关文献的基础上,综述了国内外电液伺服系统和鲁棒控制发展的概况;先后阐述了电液驱动力伺服系统的工作原理和基于混合灵敏度理论的鲁棒控制器设计思想。文中还建立了系统的数学模型,分析了参数变化对系统的影响。文中用乘型不确定等效实际模型与名义数学模型间的不确定性,根据被控对象的特点和控制系统的设计要求,从工程应用角度给出了适用一般系统鲁棒控制设计的权函数选取方法。对加性等效不确定性,需先转化乘性不确定性,然后应用上述方法选取权函数。文中根据权函数的选择原则反复选择权函数,并对选择好的加权函数进行了合理性的验证。而后就负载质量大范围变化时的电液驱动力系统进行了鲁棒控制器的设计,由于运用混合灵敏度方法设计出的鲁棒控制器的阶次过高,所以运用主导极点法对设计出的鲁棒控制器进行了降阶处理,使得其易于实现。文中还运用经典控制技术设计了双惯性控制器,并将其和鲁棒控制器进行仿真和实验的比较分析。分析结果表明:鲁棒控制器对参数固定或参数小范围变化系统进行控制时,控制效果没有双惯性控制的好,而控制参数大范围变化系统时,具有很好的参数适应性,控制效果优于双惯性控制器。最后,对鲁棒控制器和双惯性进行了特性分析,在频域内解释了鲁棒控制器优于双惯性控制器的原因。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-20
  1.1 课题来源及研究目的和意义  9-10
  1.2 电液伺服系统控制研究进展  10-15
    1.2.1 经典控制  11
    1.2.2 自适应控制  11-12
    1.2.3 神经网络控制  12
    1.2.4 预测控制  12-13
    1.2.5 模糊控制  13
    1.2.6 变结构控制  13-14
    1.2.7 免疫遗传算法  14
    1.2.8 鲁棒控制  14-15
  1.3 鲁棒控制理论  15-18
    1.3.1 H_∞理论的提出背景  15-16
    1.3.2 H_∞理论的发展概述  16-18
  1.4 本论文的主要研究内容  18-20
第2章 系统建模  20-28
  2.1 驱动力控制系统的数学模型  20-23
    2.1.1 驱动力控制系统的工作原理  20-21
    2.1.2 传统线性化理论  21
    2.1.3 电液驱动力控制系统的传递函数  21-23
  2.2 驱动力控制系统参数的确定  23-24
  2.3 参数变化对系统的影响分析  24-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 控制器的设计与仿真  28-47
  3.1 H_∞混合灵敏度理论  28-36
    3.1.1 线性分式变换  28-29
    3.1.2 标准的H_∞控制问题  29-30
    3.1.3 控制系统的灵敏度函数和补灵敏度函数  30-31
    3.1.4 系统鲁棒稳定性及鲁棒性能  31-34
    3.1.5 混合灵敏度H_∞控制器设计思想  34-35
    3.1.6 将混合灵敏度转化为标准的 H_∞控制问题  35-36
  3.2 鲁棒控制器设计  36-41
    3.2.1 W_T(s)的选择  37-38
    3.2.2 W_s(s)的选择  38-40
    3.2.3 鲁棒控制器的设计  40-41
  3.3 经典控制器设计  41-42
  3.4 仿真分析  42-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章 实验分析  47-57
  4.1 实验系统介绍  47-50
    4.1.1 实验台的硬件结构  47-48
    4.1.2 实验台的软件结构  48-50
  4.2 实验分析  50-55
  4.3 控制器的分析  55-56
    4.3.1 鲁棒控制器分析  55
    4.3.2 两种控制器的比较分析  55-56
  4.4 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-62
攻读学位期间发表的学术论文  62-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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