本文關(guān)鍵詞：機電伺服系統(tǒng)魯棒控制方法研究

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【摘要】：機電伺服系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)的作用逐步凸顯,電動高精度伺服平臺是一類典型的機電伺服系統(tǒng),在軍工行業(yè)以及社會生產(chǎn)生活中有著越來越廣泛的應用。對于高精度伺服轉(zhuǎn)臺而言,由于系統(tǒng)的復雜性使得在應用過程中會存在力矩波動等影響系統(tǒng)精度以及動態(tài)過程的擾動和不確定因素。由于干擾的未知性,常規(guī)方法較難獲得令人滿意的效果,而魯棒控制可以針對系統(tǒng)的不確定性進行定量設(shè)計控制器以滿足工業(yè)生產(chǎn)生活中的需要。本文以高精度伺服控制轉(zhuǎn)臺為背景,研究結(jié)合機電系統(tǒng)利用魯棒控制方法改善系統(tǒng)性能的應用,主要包括以下內(nèi)容:首先,分析機電伺服系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),利用矢量控制方法建立機電伺服系統(tǒng)機理模型并分析主要不確定性來源,利用數(shù)學物理手段建立主要攝動的數(shù)學模型,結(jié)合二者建立含有不確定性的伺服系統(tǒng)模型。其次,設(shè)計實驗測量系統(tǒng)的模型參數(shù),辨識機電系統(tǒng)數(shù)學模型,給出不確定性范圍,通過求得的標稱模型計算干擾攝動范圍,并設(shè)計干擾觀測器(DOB)對干擾量進行補償,通過仿真說明干擾觀測器(DOB)的補償效果。再次,從數(shù)學角度給出加權(quán)函數(shù)的選取原則,分析討論加權(quán)函數(shù)形式與意義,分別基于混合靈敏度以及H_∞最優(yōu)的兩種魯棒控制方法為高精度伺服轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)設(shè)計魯棒控制器,通過仿真說明所設(shè)計的控制器的有效性。最后,基于混合H_2/H_∞理論為高精度伺服轉(zhuǎn)臺設(shè)計魯棒控制器,針對所設(shè)計的魯棒控制器利用最優(yōu)Hankel范數(shù)近似的方法給出降階控制器,仿真說明所設(shè)計的控制器的有效性,并與基于H_∞的魯棒控制方法進行對比,分析所采用的三種魯棒控制方法性能的優(yōu)劣以及是否加入干擾觀測器對系統(tǒng)的影響。
【關(guān)鍵詞】：機電伺服控制系統(tǒng) DOB H_∞控制 混合靈敏度 H_2/H_∞混合控制 加權(quán)函數(shù)
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM921.541
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題背景及研究意義8-9
• 1.2 機電伺服系統(tǒng)魯棒控制方法研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 魯棒控制方法發(fā)展歷史9-11
• 1.2.2 基于H_∞魯棒控制方法研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 機電伺服系統(tǒng)魯棒控制研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.4 魯棒控制加權(quán)函數(shù)選取研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排14-15
• 第2章 機電系統(tǒng)數(shù)學模型建立與不確定性分析15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 機電伺服系統(tǒng)機理模型建立15-19
• 2.3 機電伺服系統(tǒng)模型不確定性分析19-23
• 2.3.1 軸系摩擦力矩波動分析19-21
• 2.3.2 電機力矩波動分析21-22
• 2.3.3 含有不確定性的機電伺服系統(tǒng)模型建立22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 機電伺服系統(tǒng)模型參數(shù)獲取與干擾補償24-39
• 3.1 引言24
• 3.2 機電伺服系統(tǒng)模型參數(shù)獲取24-28
• 3.2.1 機電系統(tǒng)標稱模型參數(shù)計算25-27
• 3.2.2 模型參數(shù)獲取與辨識27-28
• 3.3 干擾力矩辨識實驗28-33
• 3.3.1 摩擦力矩干擾實驗辨識30-31
• 3.3.2 電磁波動力矩實驗辨識31-33
• 3.4 基于干擾觀測器的機電伺服系統(tǒng)干擾初步補償33-38
• 3.4.1 干擾觀測器的原理33-35
• 3.4.2 基于干擾觀測器的機電伺服系統(tǒng)干擾補償35-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 基于H_∞控制方法的機電系統(tǒng)魯棒控制器設(shè)計39-59
• 4.1 引言39
• 4.2 加權(quán)函數(shù)選取方法39-48
• 4.2.1 模型攝動加權(quán)函數(shù)選取方法40-44
• 4.2.2 控制輸入加權(quán)函數(shù)選取方法44-45
• 4.2.3 性能評價加權(quán)函數(shù)選取方法45-48
• 4.3 基于混合靈敏度的機電伺服系統(tǒng)魯棒控制器設(shè)計48-54
• 4.3.1 基于混合靈敏度的機電伺服系統(tǒng)魯棒控制器設(shè)計48-51
• 4.3.2 仿真結(jié)果與分析51-54
• 4.4 基于H_∞最優(yōu)的機電伺服系統(tǒng)魯棒控制器設(shè)計54-58
• 4.4.1 基于H_∞最優(yōu)的魯棒控制器設(shè)計54-56
• 4.4.2 仿真結(jié)果與分析56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 基于H_2/H_∞混合的機電系統(tǒng)魯棒控制器設(shè)計59-80
• 5.1 引言59
• 5.2 H_2/H_∞混合魯棒控制問題59-64
• 5.2.1 H_∞標準控制問題59-61
• 5.2.2 H_∞最優(yōu)控制問題61
• 5.2.3 H_2/H_∞混合標準控制問題61-64
• 5.3 基于H_2/H_∞混合的機電伺服系統(tǒng)魯棒控制器設(shè)計64-67
• 5.4 基于HANKEL范數(shù)的魯棒控制器降階設(shè)計67-74
• 5.5 三種機電系統(tǒng)魯棒控制器魯棒性能對比與分析74-78
• 5.6 本章小結(jié)78-80
• 結(jié)論80-82
• 參考文獻82-88
• 致謝88-89

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本文編號：841494