本文關(guān)鍵詞：多電機驅(qū)動系統(tǒng)的特征建模與自適應(yīng)控制

  更多相關(guān)文章： 多電機系統(tǒng) 齒隙非線性 特征模型 自適應(yīng)控制

【摘要】：多電機聯(lián)動系統(tǒng)在驅(qū)動大功率和大慣量系統(tǒng)的場合中有著不可替代的作用。由于齒隙、摩擦等非線性因素的存在，采用傳統(tǒng)的動力學(xué)建模方法得到高階、非線性的復(fù)雜模型，使得控制器的設(shè)計非常困難。本文將建立多電機驅(qū)動系統(tǒng)的特征模型并在特征模型的基礎(chǔ)上設(shè)計自適應(yīng)控制器，最后在四電機驅(qū)動系統(tǒng)的實驗平臺上進行實驗驗證。本文的主要研究內(nèi)容如下： （1）建立含齒隙非線性的多電機驅(qū)動系統(tǒng)的動力學(xué)模型，并研究消除齒隙的方法�；趧恿W(xué)模型提出兩種消隙方法：一是設(shè)計動態(tài)消隙控制器，即施加動態(tài)偏置力矩消隙；二是設(shè)計擴張狀態(tài)觀測器將齒隙非線性作為擴張狀態(tài)進行觀測與補償，利用快速遞歸動態(tài)面設(shè)計系統(tǒng)的控制律，，同時達到消除齒隙和有限時間跟蹤控制的目的。通過仿真和實驗驗證了該方法的有效性。 （2）在動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)的特征模型，采用帶遺忘因子的遞歸最小二乘法對系統(tǒng)的特征參數(shù)進行辨識。分析并得到了閉環(huán)穩(wěn)定時特征系數(shù)的取值范圍。研究了齒隙的大小、系統(tǒng)的輸入信號以及采樣時間對系統(tǒng)建模精度的影響，仿真結(jié)果表明建模誤差隨著齒隙的增大或者采樣時間的增大而增大，在跟蹤正弦輸入信號時參數(shù)的收斂速度最快，但建模誤差較大。 （3）針對建立的特征模型，設(shè)計了基于補償?shù)膹?fù)合自適應(yīng)同步控制器。主要包括保證系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定的黃金分割控制，提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的邏輯積分控制，改善齒隙非線性影響的消隙補償控制，以及多電機之間的同步控制。另外，設(shè)計了改進的黃金分割自適應(yīng)控制器。并通過仿真驗證了所提出的兩種控制器的有效性。 （4）介紹了四電機實驗平臺的軟硬件組成，對本文設(shè)計的三種控制器進行了實驗驗證，主要包括基于動力學(xué)模型的動態(tài)消隙控制器，基于特征模型的消隙復(fù)合自適應(yīng)同步控制器和基于特征模型的改進黃金分割自適應(yīng)同步控制器。分析三種控制器的跟蹤性能，實驗結(jié)果表明基于特征模型的自適應(yīng)同步控制比基于動力學(xué)模型的控制有更高的跟蹤精度和更好的動態(tài)性能。 最后對本文所做的研究工作進行了總結(jié)與展望。
【關(guān)鍵詞】：多電機系統(tǒng) 齒隙非線性 特征模型 自適應(yīng)控制
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM301.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究背景與意義11
• 1.2 多電機驅(qū)動系統(tǒng)的建模與同步控制研究概況11-13
• 1.2.1 多電機驅(qū)動系統(tǒng)的模型建立12-13
• 1.2.2 多電機驅(qū)動系統(tǒng)的同步控制13
• 1.3 非線性環(huán)節(jié)的建模與補償13-14
• 1.3.1 齒隙非線性的建模與補償13-14
• 1.3.2 摩擦非線性的建模與補償14
• 1.4 自適應(yīng)控制的發(fā)展狀況14-16
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第2章 四電機驅(qū)動系統(tǒng)的動力學(xué)模型與消隙方法研究17-35
• 2.1 引言17
• 2.2 含齒隙非線性的四電機動力學(xué)模型的建立17-24
• 2.2.1 齒隙的非線性模型與分析17-20
• 2.2.2 多電機驅(qū)動系統(tǒng)的動力學(xué)建模20-24
• 2.3 動態(tài)消隙控制器設(shè)計24-29
• 2.3.1 消隙控制器的設(shè)計24-26
• 2.3.2 仿真結(jié)果26-29
• 2.4 基于擴張狀態(tài)觀測器的消隙研究29-33
• 2.4.1 基于擴張觀測器的動態(tài)面消隙控制器設(shè)計29-32
• 2.4.2 仿真結(jié)果32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第3章 四電機驅(qū)動系統(tǒng)的特征建模方法研究35-57
• 3.1 引言35-36
• 3.2 特征模型的建立與驗證36-50
• 3.2.1 全系數(shù)自適應(yīng)理論36-37
• 3.2.2 四電機驅(qū)動系統(tǒng)特征模型的建立37-40
• 3.2.3 采用遞推最小二乘法進行參數(shù)辨識40-45
• 3.2.4 不同齒隙值下的特征模型驗證45-50
• 3.3 特征系數(shù)的分析50-53
• 3.4 特征建模精度的影響因子分析53-56
• 3.4.1 系統(tǒng)輸入信號對建模精度的影響53-54
• 3.4.2 系統(tǒng)采樣時間對建模精度的影響54-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第4章 基于特征模型的四電機驅(qū)動系統(tǒng)的自適應(yīng)控制57-73
• 4.1 引言57
• 4.2 基于補償?shù)狞S金分割自適應(yīng)同步控制57-61
• 4.2.1 黃金分割復(fù)合自適應(yīng)控制器57-58
• 4.2.2 補償與同步環(huán)節(jié)58-60
• 4.2.3 基于補償?shù)狞S金分割自適應(yīng)同步控制器設(shè)計60-61
• 4.3 改進的黃金分割自適應(yīng)同步控制61-62
• 4.4 仿真結(jié)果62-72
• 4.4.1 黃金分割自適應(yīng)同步控制仿真結(jié)果63-66
• 4.4.2 基于補償環(huán)節(jié)的黃金分割自適應(yīng)同步控制仿真結(jié)果66-69
• 4.4.3 改進的黃金分割自適應(yīng)同步控制仿真結(jié)果69-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 第5章 四電機驅(qū)動系統(tǒng)的位置跟蹤實驗73-85
• 5.1 實驗平臺的硬件組成73-75
• 5.2 實驗平臺的控制模式75-78
• 5.3 實驗平臺的軟件組成78-79
• 5.4 控制算法的實驗驗證79-84
• 5.4.1 基于動態(tài)消隙控制器的 PID 控制79-80
• 5.4.2 基于特征模型的復(fù)合自適應(yīng)控制80-82
• 5.4.3 基于特征模型的改進黃金分割自適應(yīng)同步控制82-84
• 5.5 本章小結(jié)84-85
• 第6章 總結(jié)與展望85-88
• 6.1 研究工作總結(jié)85-86
• 6.2 研究工作展望86-88
• 參考文獻88-93
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單93-94
• 致謝94

【參考文獻】

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本文編號：1076367