基于μ综合的二自由度控制方法及应用研究

论文摘要

本论文以某型转台伺服控制系统为背景,针对系统高精度和鲁棒性要求,提出了基于μ综合的鲁棒二自由度控制器设计方法,并针对某型转台系统设计了鲁棒二自由度控制器,给出了具体的实现方案和实验结果。首先,推导了矢量控制型永磁同步电机的机理模型,给出了被控对象的数学模型。在此基础上,分析了系统被控对象模型中存在的不确定性及对系统产生的影响,给出了带有不确定性的被控对象数学模型描述。为了减小鲁棒设计的保守性,将分散的不确定性集中为对角阵,得到了含有对角摄动的被控对象模型描述。其次,针对转台系统这一典型的机电伺服系统,提出了基于μ综合的鲁棒二自由度控制方法,给出了系统具有鲁棒稳定性和鲁棒性能的条件,并给出了加权函数的选取原则和应用μ综合方法求解鲁棒二自由度控制器的具体步骤。最后,将所设计的鲁棒二自由度控制器应用于某型仿真转台内环控制系统中,完成了系统的软硬件的调试,并给出了实验结果,验证了本文所研究方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 二自由度控制方法的研究现状
• 1.3 论文主要内容及章节安排
• 第2章 转台系统数学模型的建立
• 2.1 引言
• 2.2 转台系统的数学模型
• 2.2.1 转台伺服系统的组成
• 2.2.2 矢量控制型永磁同步电机系统的机理模型
• 2.2.3 转台伺服系统的数学模型
• 2.3 被控对象模型的不确定性分析
• 2.3.1 高频未建模动态
• 2.3.2 负载转动惯量变化
• 2.3.3 干扰力矩
• 2.4 被控对象模型的不确定性描述
• 2.5 本章小结
• 第3章 鲁棒二自由度控制器设计方法
• 3.1 引言
• 3.2 鲁棒二自由度控制器结构
• 3.3 控制系统鲁棒稳定性条件
• 3.4 控制系统鲁棒性能条件
• 3.4.1 鲁棒跟踪性能条件
• 3.4.2 干扰抑制性能条件
• 3.4.3 性能加权函数的选取原则
• 3.5 鲁棒二自由度控制器的μ综合设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 某型转台伺服控制系统的设计与实现
• 4.1 引言
• 4.2 被控对象模型的辨识
• 4.3 二自由度控制器的求解
• 4.3.1 加权函数的确定
• 4.3.2 二自由度控制器的求解
• 4.3.3 系统仿真及分析
• 4.4 转台伺服控制系统实现
• 4.4.1 转台伺服控制系统的硬件实现
• 4.4.2 转台伺服控制系统的软件实现
• 4.4.3 实验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢