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滑模变结构与自适应控制在伺服控制系统中的应用

作　者: 孙名佳
导　师: 王彤
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 直流伺服系统 PID控制滑模变结构控制模型参考自适应控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

直流电机由于具有响应迅速、精度和效率高、调速范围宽、负载能力强、控制性能优良等特点,被广泛应用于各类伺服控制系统中。同时,随着微电子技术和电力电子技术的发展及新型控制方法的成熟,直流伺服控制系统从过去的模拟控制转向数字控制。本文以直流伺服电机为被控对象,给出了以工控机为核心的位置伺服控制系统的设计过程和测试结果。根据实际需要,我们首先建立了伺服控制系统实验平台。其中详细介绍了带有ISA接口的码盘接口电路板的设计和调试过程。此平台的建立为以后测试控制算法提供了条件。接下来我们通过直流电机的动态方程建立了电机的数学模型。针对建立的模型,我们设计了传统的双闭环PID控制器,并给出了该控制器在实验平台上的测试结果。结果表明系统响应快,跟踪性能良好。但是当电机参数发生变化和受到干扰时,控制器的性能变得不尽如人意。针对传统PID控制器鲁棒性差的缺点,我们引入了滑模变结构控制和模型参考自适应控制。文中详细介绍了基于趋近律的滑模变结构控制器设计方法和基于李亚普诺夫稳定性的模型参考自适应控制器设计方法,并对它们进行了实物测试。结果表明:滑模变结构控制具有良好的跟踪性能,而且抗干扰能力强,当对象参数在较小范围内(机电时间常数在0.05～0.1325之内)变化时能保证控制效果;由于本文选择了两个响应较慢的参考模型,所以模型参考自适应控制的阶跃响应调整时间为457ms和426ms,响应较慢。但是该控制器具有良好的抗干扰能力,并且在对象参数变化较大时(机电时间常数在0.05～0.175之间变化),仍能保证系统的输出很好地跟踪参考模型的输出。

滑模变结构与自适应控制在伺服控制系统中的应用

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