本文主要針對一類非仿射非線性系統(tǒng)中未知遲滯干擾等問題展開研究,基于自抗擾控制,設(shè)計了兩類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和自抗擾控制相結(jié)合的控制方案,并應(yīng)用于金屬切削機(jī)械系統(tǒng)。討論分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,給出了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明與仿真驗證。論文的主要創(chuàng)新點總結(jié)如下:利用正弦信號和Backlash遲滯算子構(gòu)造單環(huán)遲滯非線性擾動,將徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RBFNN）與自抗擾控制（ADRC）相結(jié)合,采用反步設(shè)計技術(shù),根據(jù)微分隱式推導(dǎo)出控制器表達(dá)式,提出了一種新的雙通道復(fù)合控制（RBF-ADRC）設(shè)計方案。復(fù)合控制利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近性克服了傳統(tǒng)自抗擾控制控制精度低的缺點,繼承了其無需詳細(xì)模型即可估計和補(bǔ)償系統(tǒng)未知擾動的優(yōu)點。理論分析和仿真結(jié)果驗證了RBF-ADRC控制算法的有效性。利用控制信號和Backlash遲滯算子構(gòu)造多環(huán)遲滯非線性擾動,將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與線性自抗擾控制（LADRC）相結(jié)合,采用反饋線性化技術(shù),解決了傳統(tǒng)自抗擾參數(shù)過多、難以整定的問題以及線性自抗擾帶寬受限的缺點,更有利于以自抗擾控制為框架的復(fù)合控制（BP-LADRC）在實際工程中應(yīng)用發(fā)展。理論分析和仿真驗證了BP-LADRC控制算法的有效性和適用性。設(shè)計了神... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Backlash-like遲滯曲線

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自抗擾控制的遲滯非線性系統(tǒng)2圖1-2遲滯非線性輸入輸出曲線Fig.1-2Hystereticnonlinearinput-outputcurve因此，對遲滯現(xiàn)象進(jìn)行有效控制，使控制器工作在最佳范圍內(nèi)，對于解決壓電驅(qū)動器件的遲滯問題，提高壓電驅(qū)動器件的工作穩(wěn)定性具有重要的理論意義和經(jīng)濟(jì)價值[6]。然而，由于遲滯非線性固有的非局部記憶、非對稱特性，導(dǎo)致大多數(shù)傳統(tǒng)控制理論不能應(yīng)用，相關(guān)抑制遲滯現(xiàn)象的控制理論仍不成熟，目前國際學(xué)術(shù)屆仍熱衷于建立遲滯模型對遲滯非線性進(jìn)行控制，然而精確的遲滯模型往往難以建立，盡管如此，學(xué)者們還是在遲滯建模和遲滯控制理論方面做出了許多成果。1.2遲滯模型概述對遲滯非線性系統(tǒng)進(jìn)行控制，常見的方法是構(gòu)造遲滯模型，再構(gòu)造其逆模型，然后反向消除遲滯非線性對系統(tǒng)的影響。遲滯建模方法大致分為三種，即物理遲滯模型，唯象遲滯模型和智能建模方法。物理遲滯模型是基于物理學(xué)的相關(guān)原理，通過對不同材料的物理遲滯機(jī)制進(jìn)行經(jīng)驗分析，采用連續(xù)系統(tǒng)力學(xué)或應(yīng)變與應(yīng)力等物理量的關(guān)系建立遲滯模型以描述遲滯現(xiàn)象，主要為Jiles-Atherton模型[7](疇壁模型)，Stoner-Wohlfarth[8]模型。物理遲滯模型往往不夠精確且建模難度大，適用性低。唯象遲滯模型建立在現(xiàn)象本身的基礎(chǔ)上，并根據(jù)系統(tǒng)的輸入和輸出進(jìn)行建模，只要模型動力學(xué)與實際系統(tǒng)相似，無需研究其特殊材料的物理機(jī)制，基本為數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，因而具有一定的使用價值。文獻(xiàn)中常見的如Preisach模型，Prandtl-Ishlinskii模型[9]等算子遲滯模型，Bouc-Wen模型[10]、Backlash-like模型[11]。遲滯模型優(yōu)缺點如表1-1所示。

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自抗擾控制的遲滯非線性系統(tǒng)41.3.2基于逆模型前饋與常規(guī)反饋相結(jié)合的控制以PID控制與Preisach遲滯逆相結(jié)合的控制方案為例，如圖1-4所示，對被控對象進(jìn)行建模并求其逆，遲滯逆作為前饋控制獲得相應(yīng)輸入，PID控制器作為反饋控制對誤差進(jìn)行補(bǔ)償。文獻(xiàn)[13]提出了一種壓電陶瓷驅(qū)動器跟蹤控制方法，該方法將前饋環(huán)與PID反饋控制器結(jié)合起來。采用經(jīng)典的Preisach模型對壓電陶瓷驅(qū)動器的遲滯非線性進(jìn)行了前饋建模，比較了前饋控制方案、常規(guī)PID反饋控制方案和在前饋回路中建立遲滯模型的PID反饋控制方案的優(yōu)缺點。結(jié)果表明，在前饋回路中增加遲滯逆模型，能夠提高跟蹤控制精度。圖1-4前饋控制與PID反饋控制相結(jié)合Fig.1-4CombinationoffeedforwardcontrolandPIDfeedbackcontrol1.3.3智能控制方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近特性能有效抑制遲滯現(xiàn)象。近年來，人們利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對遲滯進(jìn)行建模和補(bǔ)償?shù)难芯吭絹碓蕉�。文獻(xiàn)[14]提出了變結(jié)構(gòu)控制器，如圖1-5所示，這類控制思想以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立遲滯逆模型，以兩個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別模仿遲滯軌跡的上升沿和下降沿，變結(jié)構(gòu)控制器接收到反饋信號對系統(tǒng)進(jìn)行控制。然而，這些模型只適用于具有單回路的遲滯模型。在文獻(xiàn)[15]中，利用傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來逼近遲滯曲線，并給出了相應(yīng)的優(yōu)化算法。文獻(xiàn)[16]將Preisach模型與對角遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提出了一種新的壓電驅(qū)動神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)遲滯模型。然而，由于遲滯固有的不對稱性和記憶性，平滑的主動函數(shù)不可避免地會在遲滯的拐點處產(chǎn)生誤差。文獻(xiàn)[17]基于擴(kuò)展輸入空間法，建立了結(jié)構(gòu)控制器的速率相關(guān)遲滯模型。引入梯度概念，利用廣義梯度逼近遲滯拐點處的誤差，構(gòu)造動態(tài)遲滯的擴(kuò)展輸入空間，在這個空間中，由兩個分量組成的坐標(biāo)可以唯一地指定多值遲滯輸出。然而，遲滯輸出過程?

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3449905