离散自适应控制器在阀控非对称缸电液伺服系统中的应用

论文摘要

本文将基于Diophantine方程模型参考自适应控制理论应用于阀控制非对称缸位置控制系统中,使控制系统输出渐进一致跟随参考模型的理想输出。用软件的方法使阀控非对称缸具有理想的输出,从而克服了对称阀控制非对称缸位置控制系统存在的动态性能不对称,精度低,稳定性差,调整时间长,滞后大等一系列缺点。首先,本文建立了阀控制非对称缸系统比较精确的模型,通过仿真分析系统性能,确定需要用的控制策略,其次,根据实际需要,结合自适应理论选取性能良好的数学模型作为自适应控制的参考模型,设计低阶自适应控制器,通过调整仿真参数,使得在控制高阶系统时也能取得很好的控制效果,仿真结果表明:采用模型参考自适应控制器对系统进行控制时,系统达到稳定性要求,同时系统具有较快的响应速度和较小的控制误差;消除了系统正反两个方向上的动态特性不对称;有效地消除了系统模型化误差的影响,满足了系统的性能要求。再次,在系统参数恒定和参数变化的两种情况下,对PID和自适应两种控制策略的控制效果进行比较,通过仿真结果得出:对于系统参数恒定无外界干扰的系统,自适应和PID两种控制方法都具有较好的控制效果,自适应控制没有明显的优势,但当系统参数变化较大,自适应控制能够有效的抑制系统本身参数的变化的影响,得到很好的控制效果,但PID控制效果明显恶化。综上结果可以证明,本文设计的低阶离散自适应控制器具有较强的自适应能力和较高的控制精度,对于液压系统这样的非线性时变系统,模型参考自适应控制是一种比较有效的控制方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电液伺服系统综述
• 1.2 模型参考自适应控制系统（MRAC）的发展概况
• 1.2.1 模型参考自适应系统设计方法的四个阶段
• 1.2.2 目前参考模型自适应研究方向
• 1.3 国内外在该方向的研究现状
• 1.4 本课题的主要研究目的和意义
• 1.5 本课题的主要研究的主要内容
• 第2章 阀控非对称缸位置系统的建模与分析
• 2.1 电液位置系统的组成
• 2.2 系统动力机构的数学描述
• 2.2.1 假设条件
• 2.2.2 阀控非对称缸系统结构
• 2.2.3 动力机构传递函数模型
• 2.3 动力机构的仿真模型
• 2.4 考虑伺服阀动态特性后的系统模型
• 2.5 系统参数确定及其仿真
• 2.5.1 阀控非对称缸位置控制系统的仿真参数选择
• 2.5.2 系统的性能分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 自适应理论及自适应控制器的设计
• 3.1 自适应控制的基本理论和定义
• 3.1.1 自适应控制的基本概念
• 3.1.2 正实条件
• 3.1.3 Diophantine 方程与非最小实现
• 3.1.4 最小二乘法的一般原理
• 3.1.5 系统参数的递推估计
• 3.2 离散模型参考自适应控制系统的设计理论
• 3.2.1 参考模型和被控制对象的形式
• 3.2.2 离散模型匹配控制系统
• 3.3 离散模型参考自适应控制器设计
• 3.3.1 参考模型的选择
• 3.3.2 自适应控制器的具体设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统的仿真与试验
• 4.1 自适应控制系统仿真分析
• 4.2 自适应控制器与PID 控制器的比较研究
• 4.2.1 系统参数固定时仿真分析
• 4.2.2 系统参数变化时的仿真分析
• 4.3 液压位置伺服系统的试验验证
• 4.3.1 试验的硬件部分
• 4.3.2 试验台的连接
• 4.3.3 试验台系统参数
• 4.3.4 试验及结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢