遲滯非線性系統(tǒng)的建模與控制研究.pdf

1、由于壓電陶瓷和記憶合金具有定位精度高、驅(qū)動(dòng)力大和快速響應(yīng)能力等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于精密加工，柔性機(jī)械手臂和定位系統(tǒng)中。然而存在于這些系統(tǒng)中的遲滯非線性特性不僅會(huì)降低系統(tǒng)的控制精度，還會(huì)產(chǎn)生與輸入信號(hào)幅度相關(guān)的相位移和諧波失真，從而削弱了閉環(huán)系統(tǒng)中的反饋?zhàn)饔?，甚至?xí)斐上到y(tǒng)不穩(wěn)定。因此對(duì)遲滯非線性的建模與控制的研究具有重要的實(shí)際意義。 本文采用PID控制器、魯棒自適應(yīng)變論域模糊控制器和自抗擾控制器來(lái)對(duì)遲滯非線性系統(tǒng)進(jìn)行了控制研究。變

2、論域模糊控制和自抗擾控制都具有不依賴(lài)對(duì)象，不需要被控對(duì)象的精確模型就能很好進(jìn)行控制的優(yōu)點(diǎn)，有很好的魯棒性。 本文將變論域自適應(yīng)模糊控制器和魯棒控制器相結(jié)合來(lái)控制遲滯系統(tǒng)，設(shè)計(jì)直接自適應(yīng)變論域模糊控制器，利用Lyapunov穩(wěn)定性理論證明了整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然后與H<,∞>相結(jié)合，通過(guò)選取控制變量的權(quán)重因子，可以將逼近誤差和外部擾動(dòng)對(duì)跟蹤誤差的影響減小到任意給定的標(biāo)準(zhǔn)。自適應(yīng)變論域模糊控制器起到“粗調(diào)”的作用，H<,∞>控制起

3、到“微調(diào)”的作用，保證了遲滯這一非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 自抗擾控制器(ADRC)是在繼承經(jīng)典PID不依賴(lài)于對(duì)象模型優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)經(jīng)典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能優(yōu)良并且算法簡(jiǎn)單。為了提高控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性，本文給出了遲滯對(duì)象的自抗擾控制方案。該控制方案不需要精確被控對(duì)象模型就可以實(shí)現(xiàn)干擾補(bǔ)償，控制器的設(shè)計(jì)也不需要建立遲滯的精確數(shù)學(xué)模型。自抗擾控制器利用其內(nèi)部的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器可以估計(jì)出系統(tǒng)的內(nèi)外擾動(dòng)，仿真結(jié)