电液位置伺服系统自适应控制方法研究

论文摘要

本文以高精度电液混合光学成像制导仿真控制系统为背景,重点讨论了液压油源油温扰动、油压波动和负载变化对系统动态性能的影响,通过分数阶自适应控制器设计改善了系统动态性能。首先,根据电液位置伺服系统工作原理确定系统的总体结构,推导出电液伺服阀和液压马达的数学模型,从而获得被控对象的标称模型;在此基础上,通过详细分析油源油温扰动、油压波动和负载变化产生机理,并得到其相应的数学模型。其次,考虑参数波动和外部扰动问题,深入研究分数阶模型参考自适应控制方法。通过阐述分数阶微积分理论及其在控制领域中的应用,将其与整数阶控制方法对比可知,分数阶控制更容易获得系统性能优化点;结合分数阶控制理论和模型参考自适应方法给出一种新颖的控制器设计方法,同时对控制器抑制系统参数扰动和外部扰动的效果进行分析。最后,以电液伺服转台为背景,描述了系统设计的基本问题和指标要求。针对油源油温扰动、油压波动和负载变化的特点,采用分数阶模型参考自适应方法进行抑制,根据参考模型的选取原则,选取适当的分数阶参考模型,给出控制器实现算法。将分数阶模型参考自适应方法应用于电液位置伺服系统中,仿真结果表明,采用本文方法,系统的动态控制性能以及对系统参数波动和外部扰动的抑制效果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 电液位置伺服系统研究现状
• 1.2.1 非线性电液伺服系统研究现状
• 1.2.2 自适应控制理论研究现状
• 1.2.3 非线性电液伺服系统自适应理论研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 1.4 论文的章节安排
• 第2章 电液位置伺服系统被控对象的数学模型
• 2.1 引言
• 2.2 系统组成及结构
• 2.3 被控对象的数学模型
• 2.3.1 流量方程
• 2.3.2 力矩平衡方程
• 2.3.3 电液伺服系统被控对象的传递函数
• 2.4 标称模型
• 2.5 扰动分析
• 2.5.1 油温扰动分析
• 2.5.2 油压波动分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 分数阶模型参考自适应设计方法
• 3.1 引言
• 3.2 分数阶模型参考自适应结构
• 3.3 分数阶控制器设计方法
• 3.3.1 分数阶微积分
• 3.3.2 分数阶系统分析
• 3.3.3 分数阶控制器算法实现
• 3.4 模型参考自适应方法
• 3.4.1 模型参考自适应组成
• 3.4.2 参考模型选取原则
• 3.4.3 模型参考自适应控制器设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 电液仿真转台控制系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 分数阶控制器设计
• 4.3 模型参考自适应控制器设计
• 4.4 基于分数阶模型参考自适应控制器设计
• 4.4.1 分数阶参考模型选取
• 4.4.2 输出直接自适应律设计
• 4.5 系统扰动的抑制
• 4.5.1 油源油温扰动的抑制
• 4.5.2 油源压力扰动的抑制
• 4.5.3 负载变化的抑制
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢