一类非平衡负载系统的自抗扰控制

发布时间：2017-08-06 04:05

  本文关键词：一类非平衡负载系统的自抗扰控制

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【摘要】：空中可见光相机对地面目标成像因其具有较高的民用、军事价值,而日益受到众多学者和工程师的重视。为了获取更大范围的图像,非平衡负载像面扫描系统采用凸轮机构实现相机动态扫描。相机图像传感器在匀速段成像,匀速段转动越平稳,相机成像质量越高,拼接效果越好。然而,凸轮及旋转平台重力分量作用到电机轴上,对电机产生周期性扰动,影响稳速转动。为此,需要研究控制方法来抑制周期性扰动对电机匀速转动的影响,本文则采用自抗扰控制技术。 首先,建立非平衡负载系统模型,分析其扰动的基本形式。然后,介绍自抗扰控制器的基本结构。其次,针对n阶被控对象设计n阶自抗扰控制器并推导其传递函数。针对二阶线性自抗扰控制器,在频域研究其控制参数变化对闭环系统的影响,并对其鲁棒性进行探究。再次,系统输出含有测量噪声导致参数辨识不准确,针对此问题提出一种新的参数辨识方法,将其应用到自抗扰控制输入增益辨识中。最后,针对该非平衡像面扫描系统,研究了扩张状态观测器中添加扰动信息的自抗扰控制,无扰切换控制以及降阶自抗扰控制。 仿真表明,扩张状态观测器中加入扰动信息越充分,相应的自抗扰控制效果越好；无扰切换控制避免了扩张状态观测器峰值对控制的影响,且切换前后输出平滑过渡；在控制性能一致的情况下,降阶扩张状态观测器的观测带宽更小,噪声影响更小。
【关键词】：周期性扰动 线性自抗扰控制 频域分析 参数辨识 无扰切换
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V245.6;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 符号说明12-14
• 第1章 绪论14-24
• 1.1 课题来源及研究意义14-15
• 1.2 研究方法15-16
• 1.3 自抗扰控制概述16-21
• 1.3.1 跟踪微分器研究现状17-18
• 1.3.2 扩张状态观测器研究现状18-19
• 1.3.3 非线性状态误差反馈研究现状19-21
• 1.4 论文组织结构和贡献21-24
• 第2章 像面扫描系统分析与建模24-32
• 2.1 凸轮机构分析24-25
• 2.2 电机轴上的负载力矩25-28
• 2.3 数学模型28-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 自抗扰控制32-44
• 3.1 跟踪微分器32-35
• 3.2 扩张状态观测器35-39
• 3.2.1 扩张状态观测器形式36-38
• 3.2.2 观测器误差分析38-39
• 3.3 误差反馈39-40
• 3.4 仿真算例40-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第4章 线性自抗扰控制44-60
• 4.1 线性自抗扰控制器设计44-48
• 4.1.1 二阶线性自抗扰控制器设计46-47
• 4.1.2 二阶降阶自抗扰控制器设计47-48
• 4.2 线性自抗扰控制传递函数48-49
• 4.3 频域分析49-53
• 4.4 参数b辨识研究53-56
• 4.4.1 参数辨识方法53-55
• 4.4.2 参数辨识仿真研究55-56
• 4.5 鲁棒性56-58
• 4.6 本章小结58-60
• 第5章 自抗扰控制对比研究60-72
• 5.1 ESO中嵌入模型信息对控制的影响60-65
• 5.1.1 ε=0°的情况60-62
• 5.1.2 ε≠0°的情况62-64
• 5.1.3 ESO中是否加入扰动信息对带宽的影响64-65
• 5.2 基于自抗扰控制的无扰切换控制65-68
• 5.3 降阶自抗扰控制68-71
• 5.3.1 降阶自抗扰控制与线性自抗扰控制性能对比68-69
• 5.3.2 降阶自抗扰控制对观测器带宽的影响69-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第6章 总结与展望72-76
• 6.1 主要工作与贡献72-73
• 6.2 研究前景展望73
• 6.3 研究心得体会73-76
• 参考文献76-82
• 附录A 公式推导82-86
• 附录B 表格86-90
• 致谢90-92
• 攻读硕士学位期间的学术活动及研究成果92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：628252