伺服轉臺的非線性建模方法與控制策略研究.pdf

1、伺服轉臺在航空、軍事、通訊等領域有重要應用，是雷達、射電天文望遠鏡、測試轉臺等裝備的基礎組成部分，其制作工藝和控制水平的高低對整機性能有至關重要的影響。傳統(tǒng)對伺服轉臺的研究局限于線性模型和PID控制策略，無法滿足各領域飛速發(fā)展對其提出的新要求，因此對其非線性建模方法和控制策略開展研究具有重要的實際意義和理論價值。
　　本文以兩種型號的雷達伺服轉臺為研究對象，開展了如下工作:
　　首先基于模糊控制策略，將模糊控制與PID控制相

2、結合，并引入前饋控制提高系統(tǒng)性能，獲得的混合智能控制策略在XX1型轉臺上加以應用獲得良好的過頂跟蹤效果，證明了該算法的有效性、易實現(xiàn)性。
　　接著對直流力矩電機驅動的XX2型轉臺，在機理建模與非線性作用因素分析的基礎上，提出用Hammerstein模型描述系統(tǒng)的輸入輸出關系。設計系統(tǒng)辨識實驗，應用粒子群優(yōu)化算法對實驗數(shù)據(jù)進行處理，引入遞推工具變量法獲取粒子的初始值和搜索范圍，改進后的RIV-PSO有良好的參數(shù)尋優(yōu)能力，通過曲線對比

3、和擬合度計算驗證了算法的有效性和模型準確性。針對獲得的Hammerstein模型，提出非線性預測函數(shù)控制NPFC。在已有線性預測函數(shù)控制的基礎上，將其作為中間子系統(tǒng)，獲得的中間變量作為非線性優(yōu)化目標，應用遺傳算法進行全局尋優(yōu)，獲得全局最優(yōu)控制器輸出。該算法計算負擔相對較小，可盡量減小傳統(tǒng)兩步法中產(chǎn)生的結算誤差，同時不需要對Hammerstein模型的非線性表達式有結構上的約束。
　　最后，針對電機驅動伺服轉臺普遍存在的過零畸變、極

4、限環(huán)、死區(qū)等多工況問題，將切換控制引入伺服轉臺的建模研究，提出用多個子系統(tǒng)分別描述不同模型輸出狀態(tài)下的伺服轉臺輸入輸出關系，為多模型切換控制奠定基礎。在切換模型的參數(shù)辨識過程中，將子模型建模作為多個子目標，將連續(xù)系統(tǒng)子模型間平穩(wěn)切換作為約束條件，整個問題歸納為有約束多目標優(yōu)化問題CMOP。對該問題提出了兩種不用的粒子群尋優(yōu)算法:其一，應用單目標全面學習粒子群算法CLPSO，對粒子的更新利用所有粒子的歷史最好位置的信息;其二，基于啟發(fā)式的