本文關(guān)鍵詞：基于吸引律的離散時間控制器設(shè)計方法與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離散時間控制器設(shè)計是工業(yè)領(lǐng)域重要的研究方向。伺服系統(tǒng)因動態(tài)響應(yīng)速度快以及位置跟蹤精度高等特點,在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。本文以伺服系統(tǒng)為背景展開研究,探討適用于定位和重復(fù)作業(yè)下伺服電機(jī)的精確控制方法,為伺服系統(tǒng)提供高性能的控制技術(shù)。研究工作主要包括:1.針對單輸入單輸出離散時間系統(tǒng),提出一種基于指數(shù)吸引律的控制器設(shè)計方法。設(shè)計控制器時,采用理想誤差動態(tài)方法,即將干擾抑制措施“嵌入”到吸引律中,據(jù)此設(shè)計出控制器。理論分析得出系統(tǒng)存在3種邊界情況,即單調(diào)減區(qū)域邊界、絕對吸引層邊界和穩(wěn)態(tài)誤差帶邊界。分別給出系統(tǒng)跟蹤誤差在無干擾時首次穿越原點所需步數(shù)以及存在干擾時收斂進(jìn)入穩(wěn)態(tài)誤差帶內(nèi)所需最多步數(shù)的表達(dá)式。通過數(shù)值仿真驗證3個邊界和收斂步數(shù)的準(zhǔn)確性。2.針對指數(shù)吸引律存在的顫振問題,采取兩種連續(xù)化處理手段,一種連續(xù)化手段是以sat函數(shù)代替sgn函數(shù),另一種是以ek/(|ek|+δ),δ0取代sgn函數(shù),從而有效消除或減輕系統(tǒng)顫振。分別給出絕對吸引層邊界、單調(diào)減區(qū)域邊界和穩(wěn)態(tài)誤差帶邊界的表達(dá)式,用于表征閉環(huán)系統(tǒng)的收斂性能和穩(wěn)態(tài)性能。完成的數(shù)值仿真用于驗證3個邊界的準(zhǔn)確性以及所提控制方法的有效性。3.引入含死區(qū)的符號函數(shù)和區(qū)間示性函數(shù)構(gòu)造有限時間死區(qū)吸引律,基于此設(shè)計控制器,可使得系統(tǒng)跟蹤誤差在有限時間內(nèi)到達(dá)原點。分別推導(dǎo)出系統(tǒng)跟蹤誤差的穩(wěn)態(tài)誤差帶邊界、單調(diào)減區(qū)域邊界和絕對吸引層邊界的表達(dá)式,用于整定控制器參數(shù)和表征在不同控制器參數(shù)下閉環(huán)系統(tǒng)的誤差動態(tài)行為。通過數(shù)值仿真驗證3個邊界的準(zhǔn)確性和所提控制方法的有效性。4.針對單輸入單輸出離散時間系統(tǒng),提出一種基于自適應(yīng)切換增益的吸引律方法。該方法能夠根據(jù)不確定干擾變化率對閉環(huán)系統(tǒng)影響的強(qiáng)弱自動調(diào)整切換增益大小,且可直接反映誤差動態(tài)特性。給出系統(tǒng)跟蹤誤差首次穿越原點所需最多步數(shù)的表達(dá)式。數(shù)值仿真驗證所提控制方法的有效性。5.針對周期參考信號下的不確定離散時間系統(tǒng),提出一種基于吸引律的離散時間重復(fù)控制方法。通過將干擾抑制措施“嵌入”到吸引律中,構(gòu)造出理想誤差動態(tài),并基于此設(shè)計出離散重復(fù)控制器。分別推導(dǎo)跟蹤誤差的穩(wěn)態(tài)誤差帶、單調(diào)減區(qū)域和絕對吸引層邊界的表達(dá)式,用于整定控制器參數(shù)和表征在不同控制器參數(shù)下閉環(huán)系統(tǒng)的跟蹤性能。設(shè)計的離散重復(fù)控制器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對周期干擾信號的完全抑制,而且可以消除系統(tǒng)顫振。完成的數(shù)值仿真用于驗證所提控制方法的有效性。6.提出一種1/M周期重復(fù)控制器,有效處理周期對稱參考信號、顯著減少內(nèi)存占用量。與整周期重復(fù)控制相比,1/M周期重復(fù)控制器的內(nèi)存需求只是整周期重復(fù)控制器的1/M�；陔x散時間單位向量連續(xù)化吸引律構(gòu)造理想誤差動態(tài),依據(jù)理想誤差動態(tài)設(shè)計出1/M重復(fù)控制器。具體的控制器參數(shù)整定工作可依據(jù)表征閉環(huán)系統(tǒng)跟蹤誤差收斂過程的指標(biāo)進(jìn)行,且提供表征跟蹤誤差收斂過程的單調(diào)減區(qū)域、絕對吸引層和穩(wěn)態(tài)誤差帶邊界。理論分析與數(shù)值仿真驗證3個邊界的準(zhǔn)確性以及所提1/M周期重復(fù)控制器的有效性。7.搭建永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)實驗平臺。采用最小二乘法建立電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,基于獲得的模型設(shè)計系統(tǒng)的離散控制器,將所設(shè)計的控制器應(yīng)用于電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行位置跟蹤控制和定位控制,驗證所提控制方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：離散時間系統(tǒng) 吸引律 理想誤差動態(tài) 重復(fù)控制 滑�？刂� 趨近律
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP273;TM341
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 主要符號對照表14-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 課題研究背景及意義15-16
• 1.2 與課題相關(guān)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀16-25
• 1.2.1 PID控制16-17
• 1.2.2 滑�？刂�17-21
• 1.2.3 重復(fù)控制21-24
• 1.2.4 電機(jī)控制技術(shù)24-25
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及章節(jié)安排25-27
• 第二章 吸引律方法27-55
• 2.1 引言27-28
• 2.2 系統(tǒng)描述及相關(guān)定義28-29
• 2.3 吸引律29-36
• 2.4 控制器設(shè)計36-38
• 2.5 性能分析38-48
• 2.5.1 單調(diào)減區(qū)域38-39
• 2.5.2 絕對吸引層39-40
• 2.5.3 穩(wěn)態(tài)誤差帶40-43
• 2.5.4 有限步收斂43-48
• 2.6 數(shù)值仿真48-54
• 2.7 小結(jié)54-55
• 第三章 飽和吸引律55-82
• 3.1 引言55
• 3.2 飽和吸引律55-59
• 3.3 控制器設(shè)計59-60
• 3.4 性能分析60-75
• 3.4.1 單調(diào)減區(qū)域60-63
• 3.4.2 絕對吸引層63-66
• 3.4.3 穩(wěn)態(tài)誤差帶66-72
• 3.4.4 有限步收斂72-75
• 3.5 數(shù)值仿真75-81
• 3.6 小結(jié)81-82
• 第四章 單位向量連續(xù)化吸引律82-100
• 4.1 引言82
• 4.2 單位向量連續(xù)化吸引律82-85
• 4.3 性能分析85-95
• 4.3.1 絕對吸引層86-88
• 4.3.2 單調(diào)減區(qū)域88-91
• 4.3.3 穩(wěn)態(tài)誤差帶91-95
• 4.4 數(shù)值仿真95-99
• 4.5 小結(jié)99-100
• 第五章 有限時間死區(qū)吸引律100-113
• 5.1 引言100
• 5.2 問題的提出和準(zhǔn)備100-101
• 5.3 有限時間死區(qū)吸引律及控制器設(shè)計101-102
• 5.4 性能分析102-110
• 5.4.1 單調(diào)減區(qū)域102-105
• 5.4.2 絕對吸引層105-107
• 5.4.3 穩(wěn)態(tài)誤差帶107-110
• 5.5 數(shù)值仿真110-112
• 5.6 小結(jié)112-113
• 第六章 自適應(yīng)吸引律113-126
• 6.1 引言113
• 6.2 問題描述113-114
• 6.3 自適應(yīng)吸引律114-116
• 6.4 性能分析116-121
• 6.5 數(shù)值仿真121-125
• 6.6 小結(jié)125-126
• 第七章 離散重復(fù)控制器設(shè)計與實現(xiàn)126-145
• 7.1 引言126-127
• 7.2 問題描述127
• 7.3 吸引律127-131
• 7.4 重復(fù)控制器設(shè)計131-133
• 7.5 性能分析133-141
• 7.5.1 單調(diào)減區(qū)域133-135
• 7.5.2 絕對吸引層135-137
• 7.5.3 穩(wěn)態(tài)誤差帶137-139
• 7.5.4 有限步收斂139-141
• 7.6 數(shù)值仿真141-144
• 7.7 小結(jié)144-145
• 第八章 部分周期重復(fù)控制策略145-176
• 8.1 引言145-146
• 8.2 問題描述146-152
• 8.3 部分周期重復(fù)控制器設(shè)計152-155
• 8.4 性能分析155-159
• 8.5 數(shù)值仿真159-175
• 8.5.1 1/2周期重復(fù)控制161-164
• 8.5.2 1/3周期重復(fù)控制164-168
• 8.5.3 1/4周期重復(fù)控制168-171
• 8.5.4 1/5周期重復(fù)控制171-175
• 8.6 小結(jié)175-176
• 第九章 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)176-201
• 9.1 引言176
• 9.2 永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的硬件組成176-181
• 9.2.1 伺服驅(qū)動器177-178
• 9.2.2 位置傳感器178-179
• 9.2.3 DSP數(shù)字控制器179-180
• 9.2.4 永磁同步電機(jī)180-181
• 9.3 永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的軟件組成181-183
• 9.3.1 Elmo數(shù)字驅(qū)動器配置181
• 9.3.2 CCS軟件配置及控制算法實現(xiàn)181-183
• 9.4 最小二乘法辨識建模183-184
• 9.5 實驗結(jié)果184-200
• 9.5.1 周期跟蹤185-196
• 9.5.2 定位控制196-200
• 9.6 小結(jié)200-201
• 第十章 結(jié)論與展望201-204
• 10.1 結(jié)論201-202
• 10.2 展望202-204
• 參考文獻(xiàn)204-213
• 致謝213-214
• 攻讀博士學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的論文214-215

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