具有复杂约束的仿真转台控制研究

发布时间：2017-08-06 12:12

  本文关键词：具有复杂约束的仿真转台控制研究

  更多相关文章： 三轴仿真转台 饱和非线性 Anti-Windup 改进IMC 稳定性

【摘要】：作为半实物仿真的关键设备,三轴仿真飞行转台可以根据给定的控制信号,实现三个自由度的转动,模拟各种导弹或者飞行器的姿态变换。其性能优劣直接决定了半实物仿真实验的可靠性和置信度。所以,三轴仿真转台一定要具有良好的静态性能和动态性能。在实际系统中,执行器的输出信号是有限的。所有物理系统执行器都受到约束特别是饱和非线性的约束。这使得原本理想的线性系统变成一个本质上的非线性系统,这种问题不是通过设计控制器就能够解决的。我们需要提出一种Anti-Windup设计方法来处理饱和问题。本文首先对内框直接通过扫频后利用FFT算法获取系统Bode图,通过理论建立的模型进行拟合从而建立实际数学模型,再给出电机控制的三环控制方案并按照指标设计控制器参数;然后理论结合实际辨识对中框液压马达系统建模,设计控制器,配置零极点。最后,为了验证是否满足系统的指标要求,我们进行了仿真验证了所设计的控制器的有效性。其次提出一种Anti-Windup设计方法,重点介绍了基于改进IMC结构的Anti-Windup设计,先从理论上进行设计,然后利用MATLAB仿真证明所提方法是有效的,能够很好地减小伺服电机控制器饱和所带来的各种不利的影响。最后,基于一类包含锥形有界非线性环节的系统稳定性判定定理,对改进的IMC结构的Anti-Windup设计进行研究,详细讨论控制系统存在饱和非线性时的输入输出稳定性问题,并且对本转台系统Anti-Windup设计进行了稳定性分析。
【关键词】：三轴仿真转台 饱和非线性 Anti-Windup 改进IMC 稳定性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V416.8;TJ760
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题的背景及研究的意义8-9
• 1.2 国内外研究现状分析9-15
• 1.2.1 转台国内外发展状况9-10
• 1.2.2 非线性约束问题的发展状况10-13
• 1.2.3 控制系统Anti- Windup设计发展状况13-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 第2章 转台系统建模及控制16-37
• 2.1 引言16-17
• 2.2 内框电机建模17-20
• 2.2.1 系统参数的频域辨识17-18
• 2.2.2 频域辨识的FFT算法18
• 2.2.3 内框电机模型的辨识18-20
• 2.3 内框电机控制20-24
• 2.3.1 外环控制器设计22-24
• 2.4 中框系统建模24-27
• 2.4.1 理论模型参数26-27
• 2.4.2 实际模型辨识27
• 2.5 利用状态反馈进行零极点配置27-36
• 2.5.1 极点配置29-31
• 2.5.2 设计位置环控制器31
• 2.5.3 零点配置31-33
• 2.5.4 中框系统仿真分析33-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 系统Anti-Windup设计37-54
• 3.1 引言37-39
• 3.2 基于内模控制(IMC)结构的Anti-Windup设计39-42
• 3.3 电液仿真转台的控制器Windup问题42-48
• 3.3.1 内框Windup问题43-46
• 3.3.2 中框Windup问题46-48
• 3.4 电液仿真转台Anti- Windup设计48-53
• 3.5 结论53-54
• 第4章 转台抗饱和系统的稳定性54-64
• 4.1 引言54
• 4.2 饱和非线性的数学模型54-57
• 4.3 改进内模结构的模型转换57-59
• 4.4 系统稳定性分析59-62
• 4.5 转台抗饱和系统的稳定性分析62-63
• 4.6 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 王常虹;曾庆双;任顺清;;惯导测试设备的最新进展[A];2003年惯性技术科技工作者研讨会论文集[C];2003年

，

本文编号：629783