機(jī)電控制系統(tǒng)原理與設(shè)計-基于六自由度的模擬目標(biāo)追蹤(參考版)
2024-10-12 13:34本頁面
【正文】 達(dá)到了六自由度伺服平臺模擬目標(biāo)追蹤的目的。 使得該系統(tǒng)的追蹤性能得到高。接著根據(jù)非最小相位系統(tǒng)的零相位誤差跟蹤控制思想 ,設(shè)計了零相位誤差跟蹤控制器來保證系統(tǒng)響應(yīng)的快速性 。首先使用魯棒內(nèi)回路控制 器抑制外界不確定性干擾和系統(tǒng)參數(shù)攝動的影響 ,通過干擾觀測器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等價變換 ,使魯棒內(nèi)回路控制器的設(shè)計轉(zhuǎn)化為凡混合靈敏度優(yōu)化問題 ,保證了魯棒內(nèi)回路控制器設(shè)計的最優(yōu)性 。第三章是本文重點(diǎn)，是基于動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒復(fù)合控制器設(shè)計。 第四章 總結(jié) 本文首先介紹了六自由度的平臺，并且說明了其主要用途。由圖 (e)和 (0 可以看出當(dāng)系統(tǒng)采用 PD+RIC+ZPETC控制時 ,跟蹤誤差約為 [,],跟蹤誤差得到了進(jìn)一步減小 ,零相位誤差跟蹤控制器能夠保證對輸入信號的精確跟蹤。 （ g） PD+RIC+ZPETC+DFNN (h) PD+RIC+ZPETC+DFNN 控制跟蹤曲線 控制跟蹤 曲線 圖 各種控制跟蹤曲線和誤差 由圖 (a)和 (b)可以看出當(dāng)整個系統(tǒng)僅采用 PD 控制時 ,跟蹤誤差 [,],表現(xiàn)出嚴(yán)重的不對稱性 ,這主要是由于外加干擾和參數(shù)攝動影響造成的 ,可見 PD 控制器抑 制外界干擾的能力一般。 接著 ,加入零相位誤差跟蹤控制器 ,即控制器由 PD十租 C+ZPETC組成 ,仿真得到如圖(e)和 (f)所示的跟蹤曲線和誤差曲線。 首先 ,僅采用 PD 控制器進(jìn)行控制 ,仿真得到如圖 (a)和 (b)所示的跟蹤曲線和誤差曲線。桿長給定幅值 ,頻率 的正弦信號 ,通道受到的負(fù)載干擾力為Fl=2020+16O0sin(2π t)N,這相當(dāng)于把負(fù)載交聯(lián)禍合對支桿的影響等效地看作是一個恒定值和一個正弦干擾疊加在整個運(yùn)動過程中 ,通過外加干擾來測試各種控制方法的控制性能。 為了描述方便 ,采用英文縮寫代表每個控制器。這一層去模糊操作 ,該層的節(jié)點(diǎn)輸出是根據(jù)上一層的各條規(guī)則得出結(jié)論的線性組合 ,也即加權(quán)求和去模糊。這一層的節(jié)點(diǎn)被稱作規(guī)則節(jié)點(diǎn) ,這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了“與”的操作 ,整合扇入的值。此層的節(jié)點(diǎn)代表語言變量值 ,其作用是計算輸入量屬于各語言變量模糊集合的隸屬函數(shù)。此層直接將輸入量的各分量傳到下一層。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用sum 一 roduct 模糊推理 ,結(jié)論采用數(shù)值型加權(quán)求和 ,其結(jié)構(gòu)如圖 ,由輸入層、隸屬函數(shù)層、模糊規(guī)則層和輸出層等四層結(jié)構(gòu)組成。狀態(tài)方程描述每個神經(jīng)元的興奮或抑制水平與它的輸入及輸入通道上的連接強(qiáng)度間的函數(shù)關(guān)系 ,通過修正這些連接強(qiáng)度來進(jìn)行學(xué)習(xí) ,從而調(diào)整整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出關(guān)系。 被控對象的離散事件傳遞函數(shù)為 （ 33） 式中 :zd由模型的延遲引起的滯后 ,其中 d 為延遲步數(shù)。但是 ,對非最小相位系統(tǒng) ,其不穩(wěn)定零點(diǎn)在逆系統(tǒng)中將成為不穩(wěn)定極點(diǎn) ,因此 ,不能簡單采用零極點(diǎn)相消方法處理非最小相位系統(tǒng) . 然而在采樣系統(tǒng)中 ,非最小相位系統(tǒng)是普遍存在的 ,針對非最小相位系統(tǒng) ,文獻(xiàn)提出了零相位誤差跟蹤控制器 (zero phase error traeking controller,ZpETe),可以在整個頻域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相位誤差為零 ,并且其直流增益為 1。 圖 35 S0 和 T0 幅頻特性 位置閉環(huán)控制選擇 PD反饋控制 ,以保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性 ,選擇 PD控制參數(shù)時 ,直接以名義對象為控制對象 ,應(yīng)使閉環(huán)系統(tǒng)有足夠的幅值裕度和相位裕度。 利用 Matlab 中的 Robust 工具箱 ,可得到最優(yōu)魯棒內(nèi)回路控制器為 （ 32） 根據(jù)式（ 3 一 1)可以求出 Q(s)。 首先 ,選擇濾波器 Q(s)為 (3 一 1) 圖 34 干擾觀測器圖 當(dāng)用 Q(s)來代替 K(s)時 ,圖 可以等價地轉(zhuǎn)換為圖 所示的結(jié)構(gòu) ,圖 的結(jié)構(gòu)實(shí)際上就是干擾觀測器結(jié)構(gòu) ,圖中廳為觀測干擾。er為參考模型 Gn(s)的輸出信號 yr與被控對象 G(s)的測量輸出之差。圖中 ,K(s)為魯棒內(nèi)回路反饋補(bǔ)償器Gn(s)為名義模型 。
法律信息相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1