非光滑三明治系統(tǒng)的辨識(shí)和控制研究.pdf_第1頁(yè)
已閱讀1頁(yè),還剩132頁(yè)未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

1、在實(shí)際工程系統(tǒng)中,通常存在著死區(qū)、間隙和遲滯等非光滑非線性特性,事實(shí)上,這些非光滑非線性特性存在于液壓執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)升降梯、帶壓電執(zhí)行器的電子掃描隧道顯微鏡、超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),齒輪傳動(dòng)的伺服定位平臺(tái)等系統(tǒng)中。由此可見(jiàn),這些非光滑非線性特性不是孤立存在的,而是與系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)相聯(lián)接,往往是夾在兩個(gè)線性動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)之間。為了研究問(wèn)題的方便,我們稱(chēng)這樣的系統(tǒng)為非光滑的三明治系統(tǒng)。在這類(lèi)非光滑的三明治系統(tǒng)中,非光滑非線性環(huán)節(jié)的輸入和輸出往往不能直接測(cè)

2、量,所以要對(duì)其進(jìn)行辨識(shí)和控制存在著較大的困難。尤其當(dāng)非線性環(huán)節(jié)為間隙或遲滯時(shí),這些環(huán)節(jié)不僅具有非光滑性而且還具有多值映射的特性,使得傳統(tǒng)的辨識(shí)與控制方法往往難以直接用于對(duì)其進(jìn)行有效的辨識(shí)與控制。因此,本論文研究了帶有死區(qū)、間隙和遲滯的非光滑的三明治系統(tǒng)的辨識(shí)與控制問(wèn)題,主要研究成果有:首先,根據(jù)關(guān)鍵項(xiàng)分離原則,提出了一種描述帶有死區(qū)三明治系統(tǒng)的模型,這個(gè)模型具有新的表達(dá)形式。根據(jù)這個(gè)模型,我們提出了一種改進(jìn)的一般性遞推辨識(shí)算法,并且證明

3、了算法的收斂性,將用于光滑線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)辨識(shí)的方法推廣應(yīng)用到非光滑非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的辨識(shí)中。有關(guān)仿真結(jié)果和對(duì)X-Y定位平臺(tái)的辨識(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果都驗(yàn)證了該方法的有效性。其次,根據(jù)關(guān)鍵項(xiàng)分離原則,提出了一種間隙非線性特性的新形式的參數(shù)模型,將間隙的輸入-輸出之間的多值映射轉(zhuǎn)換為一種單值映射。針對(duì)這類(lèi)系統(tǒng)提出了改進(jìn)的一般遞推辨識(shí)算法,分析了算法的收斂性,拓寬了系統(tǒng)參數(shù)收斂的條件。隨后分別研究了帶有間隙的Hammerstein、Wiener和三明治系統(tǒng)的

4、辨識(shí)問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了這類(lèi)帶有間隙的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型的在線辨識(shí)。由于帶有死區(qū)或間隙的三明治系統(tǒng)是非光滑系統(tǒng),所以我們引入了Clarke次梯度和Clarke次微分的概念,提出了一種基于梯度的遞推辨識(shí)算法,根據(jù)bundle思想得到一種針對(duì)非凸和非光滑系統(tǒng)的次梯度方向的遞推搜索方法,仿真結(jié)果表明了這種方法的有效性,為這類(lèi)三明治系統(tǒng)的辨識(shí)和控制提供了一種新的選擇。由于遲滯的復(fù)雜特性,采用上述的遞推辨識(shí)算法難以辨識(shí)其模型。因此我們將其視為黑箱系統(tǒng),提出了一

5、種改進(jìn)的Prandtl-Ishlinksii (PI)模型。在這個(gè)改進(jìn)的PI模型中,利用非對(duì)稱(chēng)廣義間隙算子作為PI模型的基本算子,辨識(shí)過(guò)程中,提出了一種基于bundle思想的Levenberg-Marquardt算法對(duì)間隙算子的參數(shù)和模型的權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化估計(jì)。與其他的PI模型相比,這種改進(jìn)的PI模型不需費(fèi)時(shí)費(fèi)力地憑經(jīng)驗(yàn)確定間隙算子的參數(shù),而且還獲得了簡(jiǎn)化的模型結(jié)構(gòu)和較高的建模精度。對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和超聲波電機(jī)中的遲滯建模實(shí)驗(yàn)獲得了令人滿意

6、的結(jié)果。通常遲滯的特性與其輸入信號(hào)的頻率有關(guān),我們稱(chēng)這類(lèi)遲滯特性為依賴(lài)輸入頻率的遲滯特性。在實(shí)際工程中,輸入信號(hào)的頻率往往是變化的。為了便于在線獲得遲滯輸入信號(hào)的頻率的變化信息,我們證明了輸入信號(hào)的導(dǎo)數(shù)與輸入信號(hào)頻率兩者間存在一定的關(guān)系,從而可以用輸入信號(hào)的導(dǎo)數(shù)對(duì)輸入信號(hào)頻率的變化進(jìn)行估計(jì)。并用bundle思想估計(jì)遲滯的輸出對(duì)其輸入的Clarke次梯度,以提取遲滯運(yùn)動(dòng)方向的一些特征。通過(guò)構(gòu)造包含輸入導(dǎo)數(shù)、遲滯輸出對(duì)其輸入的次梯度等信息的

7、擴(kuò)展輸入空間,把遲滯的多值映射轉(zhuǎn)換為一個(gè)單值的映射。在此空間上,建立了一個(gè)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)輸入頻率的遲滯模型。這個(gè)方法同樣也擴(kuò)展到了帶有遲滯的三明治系統(tǒng)的辨識(shí)中。這種方法用于具有遲滯特性的壓電陶瓷執(zhí)行器和X-Y微位移定位平臺(tái)的帶遲滯三明治系統(tǒng)的建模中,所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明:所提出的方法有潛在的工程應(yīng)用價(jià)值。最后,我們研究了一類(lèi)帶有間隙三明治系統(tǒng)的內(nèi)??刂品椒?,這類(lèi)三明治系統(tǒng)的第一個(gè)線性子系統(tǒng)的輸出可測(cè)并且是最小相位系統(tǒng)。我們提出了一

8、種改進(jìn)的離散時(shí)間內(nèi)??刂撇呗?。在這個(gè)改進(jìn)的控制策略中,首先利用第一個(gè)線性子系統(tǒng)的逆模型對(duì)第一個(gè)線性子系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償,使得對(duì)這類(lèi)帶間隙三明治系統(tǒng)的控制問(wèn)題簡(jiǎn)化為一個(gè)帶有間隙的Hammerstein系統(tǒng)的控制問(wèn)題,然后提出了相應(yīng)的模型的新的形式及其逆模型,使得模型誤差中包含了間隙影響所產(chǎn)生的誤差。考慮到帶有間隙的系統(tǒng)在工作時(shí)會(huì)在不同的工作區(qū)切換,為了提高控制系統(tǒng)的魯棒性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,我們根據(jù)模型不同的工作區(qū),提出了控制濾波器的分段設(shè)計(jì)方法。

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫(kù)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論