雙級(jí)執(zhí)行器系統(tǒng)綜合建模和協(xié)同控制研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)、生物技術(shù)、超精密加工技術(shù)等的發(fā)展，人們對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給方面也提出了更高的要求——大行程和高精度。雙級(jí)執(zhí)行器系統(tǒng)能夠?qū)鹘y(tǒng)的具有大行程范圍優(yōu)點(diǎn)的執(zhí)行器與具有高精度優(yōu)點(diǎn)的智能材料執(zhí)行器相結(jié)合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大行程和高精度的性能。
　　本文對(duì)兩級(jí)執(zhí)行器分別進(jìn)行建模與控制器設(shè)計(jì)，并通過(guò)設(shè)計(jì)協(xié)同因子將兩級(jí)執(zhí)行器結(jié)合起來(lái)，主要工作有：
　?。?）對(duì)第一級(jí)執(zhí)行器建立數(shù)學(xué)模型并設(shè)計(jì)控制器。
　　第一級(jí)執(zhí)行器采用常規(guī)伺服電機(jī)，通過(guò)分析

2、其物理特性以及驅(qū)動(dòng)方式建立數(shù)學(xué)模型；在近似時(shí)間最優(yōu)控制的基礎(chǔ)上利用給定參考輸入的某個(gè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)預(yù)先控制器，仿真結(jié)果表明了控制方案的可行性。
　?。?）對(duì)第二級(jí)執(zhí)行器建立數(shù)學(xué)模型并設(shè)計(jì)控制器。
　　在本文中，將第二級(jí)執(zhí)行器系統(tǒng)分為控制方向已知與控制方向未知兩類并考慮智能材料執(zhí)行器中非平滑、多映射的遲滯非線性。
　　對(duì)控制方向已知的非線性系統(tǒng)采用改進(jìn)的Bouc-Wen模型描述遲滯特性，提出了一種基于誤差變換的反步控制器設(shè)計(jì)方

3、案。首先利用Bouc-Wen模型中的變量特性，通過(guò)預(yù)設(shè)性能函數(shù)，將誤差約束在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。然后通過(guò)誤差變換，將一個(gè)對(duì)輸出誤差存在約束的跟蹤問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)無(wú)約束的鎮(zhèn)定問(wèn)題。最后利用反步控制法設(shè)計(jì)遲滯系統(tǒng)的控制器，該控制方法保證期望的跟蹤精度，并能將誤差限定在設(shè)定范圍內(nèi)且滿足預(yù)設(shè)性能。對(duì)控制方向未知的系統(tǒng)，首先提出動(dòng)態(tài)遲滯算子來(lái)擴(kuò)展輸入空間建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遲滯模型，然后利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近未知函數(shù)，并引入Nussbaum型函數(shù)來(lái)解決系統(tǒng)未知控制

4、方向問(wèn)題。最后采用誤差變換將誤差限定在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi),并利用反步法設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制器。本文所采用的改進(jìn)Bouc-Wen模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遲滯模型能夠較好地描述遲滯特性，控制方案不僅能夠保證跟蹤精度，還可以提高系統(tǒng)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)方法的有效性。
　?。?）對(duì)雙級(jí)執(zhí)行器系統(tǒng)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)控制器。
　　設(shè)計(jì)協(xié)同因子以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行器的協(xié)同控制，克服兩個(gè)執(zhí)行器分開控制造成調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，通過(guò)綜合性能指標(biāo)選擇協(xié)同因子中的可調(diào)參數(shù)。為