基于RTW的球桿系統(tǒng)H∞控制器設(shè)計(jì).pdf

1、球桿系統(tǒng)是控制實(shí)驗(yàn)室中重要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、可以直觀的觀測(cè)到控制效果的優(yōu)劣，故通常用來實(shí)現(xiàn)已有的控制理論和方法，也可以用來檢驗(yàn)新理論和新控制規(guī)律。
　　本文研究的對(duì)象是由德國(guó) Amira公司提供的球桿設(shè)備，該設(shè)備提供的控制軟件只能實(shí)現(xiàn)固定的幾種控制算法，為了使其他的控制算法也能應(yīng)用到該設(shè)備上，故從硬件的角度出發(fā)對(duì)其進(jìn)行改造。具體的硬件改造方案是：從原設(shè)備中引出小球位置信號(hào)和桿角度信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過處理后送到 Matl

2、ab中，而后將經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后的信號(hào)送到伺服驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而達(dá)到調(diào)整小球位置的目的。
　　RTW(Real-Time Workshop)是Matlab中重要的實(shí)時(shí)控制工具箱。使用RTW來完成和硬件的連接，有助于提高實(shí)驗(yàn)效率，縮短開發(fā)周期和降低造價(jià)，將離線仿真和實(shí)時(shí)仿真結(jié)合起來，達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的。
　　本文還分析了球桿系統(tǒng)的物理特性，采用牛頓歐拉法建立起球桿系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過狀態(tài)反饋來搭建實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)并在RTW實(shí)驗(yàn)平

3、臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證。首先，通過極點(diǎn)配置的方法設(shè)計(jì)出控制器。其次，因?yàn)橛?jì)算機(jī)是工作于離散狀態(tài)下的，因此將控制器進(jìn)行離散化處理，并在 RTW中搭建出實(shí)時(shí)控制框圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
　　針對(duì)球桿系統(tǒng)的不確定性和擾動(dòng)問題，采用H∞控制中的PS/T問題來設(shè)計(jì)控制器。首先，采用一入兩出控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于設(shè)計(jì)出的H∞控制器階次太高，在實(shí)際系統(tǒng)中難以實(shí)現(xiàn)，故對(duì)其進(jìn)行降階處理。通過實(shí)時(shí)控制，發(fā)現(xiàn)H∞控制效果不佳，進(jìn)一步的分析表明，這類系統(tǒng)的H∞控制具有脆弱性