基于閉環(huán)特征參數(shù)的球桿系統(tǒng)自適應(yīng)PID控制策略.pdf

1、中圖分類號(hào)!P23UDC621碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼10533密級(jí)公開基于閉環(huán)特征參數(shù)的球桿系統(tǒng)自適應(yīng)PID控制策略AdaptivePIDControlofBallandBeamSystemBasedonClosedloopCharacteristicParameters作者姓名：喻同云學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：控制科學(xué)與工程控制理論與控制工程信息科學(xué)與工程學(xué)院桂衛(wèi)華教授答辯委員會(huì)主席中南大學(xué)二。一三年五月基于閉環(huán)特征

2、參數(shù)的球桿系統(tǒng)自適應(yīng)PID控制策略摘要：球桿系統(tǒng)是為自動(dòng)控制、機(jī)械電子、電氣工程等專業(yè)的基礎(chǔ)控制課程而設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，因?yàn)榍驐U系統(tǒng)具有開環(huán)不穩(wěn)定的特性，需要設(shè)計(jì)控制器才能控制小球的位置。球桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀明了，可滿足自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制工程等課程的實(shí)驗(yàn)要求，也可以作為電機(jī)學(xué)、電機(jī)與拖動(dòng)、模式識(shí)別等課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。球桿系統(tǒng)的控制方法多種多樣，經(jīng)典控制理論中的PID控制、根軌跡控制，現(xiàn)代控制理論的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、自適應(yīng)控制

3、等，都可以在球桿系統(tǒng)中得以實(shí)現(xiàn)。其中，自適應(yīng)PID控制由于易于對(duì)不確定性系統(tǒng)或非線性系統(tǒng)進(jìn)行控制、對(duì)被控對(duì)象的參數(shù)變化有較強(qiáng)的魯棒性、對(duì)外界的干擾有較強(qiáng)的抑制能力等特點(diǎn)，近年來得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。本文的目的就是設(shè)計(jì)一種基于閉環(huán)特征參數(shù)的自適應(yīng)PID控制器，對(duì)球桿系統(tǒng)進(jìn)行控制。本文深入分析了球桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及影響球桿系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素，利用牛頓力學(xué)方程建立了球桿系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)過近似的線性化和適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化處理后，得到了易于計(jì)算機(jī)計(jì)算

4、的離散數(shù)學(xué)模型，根據(jù)其數(shù)學(xué)模型的參數(shù)時(shí)變特點(diǎn)設(shè)計(jì)了自校正PID控制器。本文設(shè)計(jì)的基于閉環(huán)特征參數(shù)的自適應(yīng)PID控制器是由內(nèi)環(huán)和外環(huán)兩個(gè)環(huán)路構(gòu)成的。內(nèi)環(huán)由被控對(duì)象和可調(diào)參數(shù)的控制器組成，外環(huán)由對(duì)象參數(shù)遞推估計(jì)器和控制器參數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)組成。其中最主要的是外環(huán)部分，首先由遞推參數(shù)估計(jì)器在線估計(jì)被控對(duì)象參數(shù)，用以代替對(duì)象的未知參數(shù)，然后由設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)按一定的規(guī)則對(duì)可調(diào)控制器的參數(shù)進(jìn)行在線求解，用以修改內(nèi)環(huán)的控制器參數(shù)，以達(dá)到使小球穩(wěn)定于平衡位置的控制