超聲波電機轉速專家PID與迭代學習控制研究.pdf

1、超聲波電機作為一種新型的微特電機，已被人們認可并應用于航空航天、智能機器人等方面。超聲波電機機電能量轉換過程復雜，具有明顯的非線性和時變特性。為提高其控制性能，神經(jīng)網(wǎng)絡等復雜控制策略已被提出，但這些方法計算復雜，導致系統(tǒng)硬件成本提高，不利于超聲波電機的產(chǎn)業(yè)化應用。在電機控制的研究中，總是希望控制策略既能夠滿足性能期望，又能夠具有較少的計算量以降低系統(tǒng)復雜度，從而降低成本并提高系統(tǒng)可靠性。
　　本研究在固定參數(shù)PID(Proport

2、ional Integral Derivative，PID)控制器性能研究的基礎上，通過對超聲電機典型控制過程的理論分析與轉速控制實驗研究，提出一種僅有2條專家規(guī)則的簡單專家 PID控制方法。專家規(guī)則根據(jù)當前控制狀況，調(diào)節(jié)PID控制參數(shù)，改善控制性能。與常規(guī) PID控制相比，所提方法的在線計算量增加不大，易于采用單片機等器件實現(xiàn)。多種變化工況下的實驗表明，所提方法對超聲波電機特性變化及負載擾動的適應能力強，控制效果較好。研究了超聲波電機

3、轉速的迭代學習控制方法。迭代學習控制算法簡單，根據(jù)較少的經(jīng)驗知識確定相應的參數(shù)值，就能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波電機這種復雜被控對象的有效控制。針對超聲波電機的控制特點，設計了P型迭代學習、PI型迭代學習和非線性迭代學習等三種轉速控制律。實驗表明，由于本質(zhì)上的開環(huán)控制屬性，非線性迭代學習律不能有效應對超聲波電機的顯著時變特性，可能導致穩(wěn)態(tài)誤差；P型和PI型迭代學習控制律能夠使電機系統(tǒng)具有較好的學習能力，控制效果在學習過程中漸進改善，且算法簡單易于實現(xiàn)