工業(yè)生產(chǎn)過程中存在重復(fù)作業(yè),同時(shí)受到運(yùn)行參數(shù)變化和量測噪聲等非重復(fù)、不確定干擾的動(dòng)態(tài)行為。單純考慮系統(tǒng)重復(fù)性或者不確定干擾的常規(guī)控制方法越來越難以滿足人們對(duì)于產(chǎn)品品質(zhì)日益增長的要求。針對(duì)這種重復(fù)性特征和不確定因素并存的工業(yè)生產(chǎn)狀況,研究探索適用重復(fù)系統(tǒng)的自動(dòng)控制理論與方法,對(duì)于提高工業(yè)自動(dòng)化水平具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文依據(jù)重復(fù)控制方法對(duì)周期信號(hào)的跟蹤能力,結(jié)合滑�？刂茖�(duì)于系統(tǒng)不確定性的壓制能力進(jìn)行離散滑模重復(fù)控制器的設(shè)計(jì),進(jìn)一步將滑模面縮小至原點(diǎn),討論直接控制跟蹤誤差收斂至原點(diǎn)的誤差動(dòng)態(tài)重復(fù)控制器設(shè)計(jì)方法。主要工作和成果如下:1.針對(duì)存在周期性干擾的重復(fù)系統(tǒng)跟蹤控制問題,提出一種重復(fù)系統(tǒng)的離散滑�？刂品椒�,分析了不同干擾上界時(shí)指數(shù)趨近律的收斂特性,包括單調(diào)收斂域、絕對(duì)收斂層、準(zhǔn)滑模帶寬和收斂時(shí)間。進(jìn)一步分析討論了離散冪次趨近律、改進(jìn)趨近律的趨近過程和有界干擾時(shí)的系統(tǒng)收斂性能,并給出典型冪次參數(shù)取值時(shí)趨近律的單調(diào)收斂域、絕對(duì)收斂層和準(zhǔn)滑模帶邊界,解決了重復(fù)系統(tǒng)周期性干擾的抑制問題。2.提出一種非切換趨近律用于狀態(tài)反饋積分滑模重復(fù)控制器設(shè)計(jì)以解決一類重復(fù)系統(tǒng)的跟蹤控制問題。根據(jù)最優(yōu)控制理論設(shè)計(jì)反饋增益矩陣以避免高增益反饋帶來的不合理控制量,進(jìn)一步分析討論了離散系統(tǒng)取樣周期對(duì)切換函數(shù)和跟蹤誤差穩(wěn)態(tài)性能的影響,并通過伺服電機(jī)跟蹤控制仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。3.考慮實(shí)際執(zhí)行器輸出控制量及其變化速率受功率和運(yùn)動(dòng)部件慣性限制的客觀因素,提出一種變速誤差吸引律,由此導(dǎo)出誤差動(dòng)態(tài)用于重復(fù)控制器設(shè)計(jì)。分析了吸引律參數(shù)選取與控制量大小及變化速率的關(guān)系,推導(dǎo)了誤差收斂時(shí)間、有界干擾作用下的系統(tǒng)收斂性能。數(shù)值仿真和電機(jī)實(shí)驗(yàn)表明,基于變速吸引律的重復(fù)控制器使得控制量及其變化速率受吸引律參數(shù)約束,有利于實(shí)際執(zhí)行器的運(yùn)行和系統(tǒng)的穩(wěn)定。4.針對(duì)跟蹤誤差提出一種非切換的離散吸引律。設(shè)計(jì)了含干擾補(bǔ)償?shù)闹貜?fù)控制器,用于不確定離散系統(tǒng)對(duì)于周期參考信號(hào)的跟蹤控制。分析討論了誤差吸引律的單調(diào)收斂性、收斂時(shí)間和誤差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法,進(jìn)一步推導(dǎo)了有界干擾下不確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差帶。分別通過永磁同步電機(jī)跟蹤控制的仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)理論分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。5.針對(duì)一類具有分?jǐn)?shù)周期對(duì)稱特性運(yùn)行軌跡的重復(fù)系統(tǒng),利用系統(tǒng)軌跡的時(shí)域?qū)ΨQ性設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)周期重復(fù)控制器,能夠降低系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間,減少控制器內(nèi)存占用量。為評(píng)估系統(tǒng)跟蹤性能,分析了正弦切換吸引律的單調(diào)收斂性,討論了吸引律切換邊界和切換步長對(duì)于跟蹤系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。6.引入RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于解決一類具有模型不確定性重復(fù)系統(tǒng)的跟蹤控制問題。設(shè)計(jì)了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器與RBFR控制器,分析表明設(shè)計(jì)的控制器使得系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)收斂。永磁同步電機(jī)速度跟蹤控制仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)工作的有效性。
【學(xué)位單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP273
【部分圖文】：

圖 1-1 研究內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu)結(jié)了當(dāng)前研究面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)；最后，概括了論一種適用于離散時(shí)間系統(tǒng)的滑模重復(fù)控制策略用于制問題。針對(duì)含有界干擾的重復(fù)系統(tǒng)，首先推導(dǎo)了單步導(dǎo)出了準(zhǔn)滑模帶寬，然后分析了趨近運(yùn)動(dòng)的到達(dá)態(tài)性能的理論分析結(jié)果。次趨近律給出含干擾抑制措施的切換函數(shù)動(dòng)態(tài)用于的跟蹤控制問題。首先推導(dǎo)了單調(diào)遞減區(qū)、絕對(duì)收斂到達(dá)時(shí)間，然后討論了在含干擾抑制措施的滑模性能。針對(duì)幾種常用取值的冪次參數(shù)，給出了三個(gè)

圖 3-2 冪次趨近律的跟蹤性能變化趨勢M sSk 時(shí)， kk(1 )s s，結(jié)合(3-3)可得 01 k s ，不滿足(2-2當(dāng) 0Ms S k時(shí)， kk(1 )s s。又因?yàn)?kk(1 )s s恒小。同理可得，當(dāng)MsSk 時(shí) 01 kk s s。綜上所述有MDRM S。A sSk 時(shí)， kk( 2 )s s，結(jié)合(3-3)可得kks s 1，不滿足(2。當(dāng) 0As S k時(shí)， kk( 2 )s s。又因?yàn)?kk(1 )s s恒小于ks。同理可得，當(dāng)AsSk 時(shí)kkks s s 1。綜上所述有ACL ()(1)sgn()skkkkfssss ，則 ()1sgn()1skkkfsss 中 1110,0ks

1ln,11,1ACLACLACLACLACLACL1 ks 3.5 給出了表征系統(tǒng)收斂性能的三個(gè)邊界解析式，為改進(jìn)趨近律的實(shí)際翼飛行器控制器設(shè)計(jì)翼飛行器是一種四個(gè)螺旋動(dòng)力機(jī)構(gòu)以十字交叉、同一平面固定排列的構(gòu)簡單、操控靈活、體積小、成本低，易于實(shí)現(xiàn)無人駕駛、定點(diǎn)懸停，近年來在民用和軍事等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。四旋翼飛行器由個(gè)自由度，是典型的欠驅(qū)動(dòng)、非線性、強(qiáng)耦合的多輸入多輸出系統(tǒng)。)設(shè)計(jì)滑模控制器重復(fù)用于四旋翼飛行器的軌跡跟蹤控制。
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本文編號(hào)：2841754