基于RTW的球桿系統(tǒng)H∞控制器設(shè)計.pdf

1、球桿系統(tǒng)是控制實驗室中重要的實驗設(shè)備。因其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可以直觀的觀測到控制效果的優(yōu)劣，故通常用來實現(xiàn)已有的控制理論和方法，也可以用來檢驗新理論和新控制規(guī)律。
　　本文研究的對象是由德國 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)對其進行改造。具體的硬件改造方案是：從原設(shè)備中引出小球位置信號和桿角度信號，信號經(jīng)過處理后送到 Matl

2、ab中，而后將經(jīng)過計算機處理后的信號送到伺服驅(qū)動器來驅(qū)動電機，從而達到調(diào)整小球位置的目的。
　　RTW(Real-Time Workshop)是Matlab中重要的實時控制工具箱。使用RTW來完成和硬件的連接，有助于提高實驗效率，縮短開發(fā)周期和降低造價，將離線仿真和實時仿真結(jié)合起來，達到實時控制的目的。
　　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)反饋來搭建實時控制系統(tǒng)并在RTW實驗平

3、臺上進行驗證。首先，通過極點配置的方法設(shè)計出控制器。其次，因為計算機是工作于離散狀態(tài)下的，因此將控制器進行離散化處理，并在 RTW中搭建出實時控制框圖進行實驗。
　　針對球桿系統(tǒng)的不確定性和擾動問題，采用H∞控制中的PS/T問題來設(shè)計控制器。首先，采用一入兩出控制系統(tǒng)進行設(shè)計，由于設(shè)計出的H∞控制器階次太高，在實際系統(tǒng)中難以實現(xiàn)，故對其進行降階處理。通過實時控制，發(fā)現(xiàn)H∞控制效果不佳，進一步的分析表明，這類系統(tǒng)的H∞控制具有脆弱性