离散自适应控制器在阀控非对称缸速度系统中的应用

论文摘要

本课题研究对象是阀控非对称缸速度系统,由于系统本身存在动态特性不对称,精度低,超调和振荡大等问题,故而必须对其进行校正,如果把系统看做为一个已知系统时,传统的PID控制和自适应控制都能够改善上面所提到的系统的缺陷,然而,液压系统的参数是变化的,此时,系统就成为一个未知的系统,PID控制这时就会失去了控制效果,自适应控制的控制器设计并不是基于系统本身,而是基于参考模型的输出和被控对象输出之间的误差,其原理是使得自适应控制器控制误差随时间的推移而趋向与稳定。这样,当被控系统是一个参数变化幅度较大的未知系统时,自适应控制也能根据误差调节其控制输出,使得被控对象输出趋向于参考模型。与传统的PID控制方法相比,在被控对象为参数变化或者无法建模的未知系统时,自适应控制有着明显的优势。本课题首先根据正常情况下的各种参数建立了阀控非对称缸速度系统的Simulink模型,进而选择了满足要求的参考模型,设计出基于波波夫超稳定理论的自适应控制器,同时,设计出了传统的PID控制器,并对两者进行比较表明,在系统是已知的系统时,二者都能取得不错的控制效果,但是,当系统的参数变化的时候,在本课题中,将液压油体积弹性模量减少到原来的50%时,自适应控制器在未做任何改变的情况仍然能够很好的达到控制效果,而PID控制的控制效果几乎消失了,在这样的情况下,自适应控制取得了比PID控制更加理想的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 液压伺服系统综述
• 1.2 自适应控制理论综述
• 1.3 理想状态自适应控制的条件和界限
• 1.4 国内外在该方向的研究现状
• 1.5 本课题的主要研究的目的和意义
• 1.6 本课题的主要研究的主要内容
• 第2章 阀控非对称缸速度系统的建模与分析
• 2.1 阀控非对称缸动力机构的组成
• 2.2 阀控非对称缸速度控制系统的数学模型
• 2.2.1 系统建模的假设条件
• 2.2.2 阀控非对称缸速度控制系统的传递函数模型
• 2.2.3 速度系统传递函数的简化
• 2.3 阀控非对称缸速度系统的仿真模型
• 2.4 阀控非对称缸速度控制系统的仿真参数
• 2.5 阀控非对称缸速度系统性能分析
• 2.5.1 稳定性分析
• 2.5.2 系统的响应分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 自适应控制及自适应控制器
• 3.1 自适应控制的基本概念和定义
• 3.2 数学基础
• 3.2.1 正实函数和动态系统的正实条件
• 3.2.2 波波夫超稳定理论
• 3.3 基于超稳定理论的离散模型参考自适应控制
• 3.3.1 参考模型的选择及离散化
• 3.3.2 自适应控制器的设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 自适应系统的仿真与试验
• 4.1 仿真试验及结果分析
• 4.2 自适应控制和PID控制的比较
• 4.2.1 系统作为已知系统的仿真分析
• 4.2.2 系统为未知系统时的仿真分析
• 4.3 试验验证
• 4.3.1 试验设备
• 4.3.2 试验结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢