基于模糊神经网络滑模变结构火炮伺服系统的控制研究
发布时间：2022-10-17 15:57
随着现代军事能力的不断提高,火炮朝着高精度、远射程、数字化和快速反应的方向发展。火炮伺服系统是提高火炮精度和提升射程的重要因素,针对火炮伺服系统存在非线性、耦合、时变以及负载扰动和惯量变化等问题,传统的控制策略已经无法满足火炮伺服系统控制的精度和稳定性要求。本文拟通过研究先进的建模方法和控制策略,以提高火炮系统的控制性能。论文的主要工作包括以下几个方面:（1）首先搭建了火炮交流伺服系统的半实物仿真实验台,对该系统的结构和原理进行介绍,采用矢量控制方法对交流伺服电机进行解耦,并对电流环和速度环进行了简化处理,推导得出完整的交流伺服系统的数学模型,为下一步采用先进的控制策略和实验分析奠定了实物基础。（2）针对火炮交流伺服系统存在时变和耦合等非线性因素,难以建立其精确的数学模型。而RBF神经网络具有良好的逼近能力,本文采用RBF神经网络对系统进行结构辨识。由于RBF神经网络自学习能力较差且参数固定的缺点,引入差分进化算法对其进行优化,最后通过离线训练和验证表明基于差分进化算法优化的RBF神经网络辨识精度高。（3）鉴于滑模变结构控制对于外部扰动不敏感的特点,本文采用滑模变结构控制策略对火炮交流...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 伺服系统的概述
1.3 交流伺服系统的建模方法
1.4 交流伺服系统的控制策略
1.5 研究目标及内容
2 系统半实物实验平台介绍
2.1 实验平台功能和原理
2.2 实验平台各组成部分介绍
2.2.1 控制计算机
2.2.2 位置控制模块
2.2.3 角位置信号采集模块
2.2.4 减速器
2.2.5 加载装置
2.2.6 伺服放大器电路设计
2.3 PMSM的数学模型
2.3.1 PMSM的定子电压和磁链方程
2.3.2 PMSM的转矩方程
2.3.3 PMSM的运动方程
2.4 PMSM矢量控制策略
2.5 交流伺服系统建模
2.6 本章小结
3 交流伺服系统的系统辨识模型
3.1 系统辨识简介
3.2 辨识数据的选择和处理
3.2.1 信号的分类
3.2.2 辨识数据的选择
3.2.3 辨识数据的预处理
3.3 RBF神经网络辨识
3.3.1 RBF神经网络
3.3.2 RBF神经网络辨识研究
3.4 差分进化算法优化的RBF神经网络辨识
3.4.1 差分进化算法的原理和特性
3.4.2 基于差分进化算法优化的RBF神经网络设计
3.4.3 基于差分算法优化的RBF神经网络辨识研究
3.5 辨识结果对比
3.6 本章小结
4 交流伺服系统的控制策略研究
4.1 滑模变结构控制理论
4.1.1 滑模变结构控制原理
4.1.2 滑模变结构的系统运动组成及抖振
4.1.3 等效滑模变结构控制
4.2 神经网络滑模变结构控制系统设计
4.2.1 系统描述
4.2.2 滑模变结构控制的等效控制
4.2.3 基于RBF神经网络的切换控制
4.2.4 神经网络滑模变结构控制器
4.3 模糊神经网络滑模变结构控制系统设计
4.3.1 模糊控制
4.3.2 模糊RBF神经网络结构设计
4.3.3 模糊RBF神经网络控制器设计
4.3.4 模糊神经网络滑模变结构控制系统的设计
4.4 基于滑模控制的不同控制器仿真研究
4.4.1 系统输入阶跃信号时的结果与分析
4.4.2 系统输入正弦信号时的结果与分析
4.5 本章小结
5 实验研究
5.1 性能指标
5.2 实验结果
5.2.1 阶跃响应实验结果
5.2.2 正弦跟踪位置误差实验结果
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用伪随机信号系统辨识钻柱系统[J]. 李玲,韩继勇. 西南石油学院学报. 2000(03)
[2]高精度交流伺服系统的模糊PID双模控制[J]. 卢泽生,张强. 北京航空航天大学学报. 2007(03)
[3]坦克火炮控制技术发展概述[J]. 廖自力,马晓军,臧克茂,李立宇. 火炮发射与控制学报. 2006(S1)
[4]一种改进型T-S模糊神经网络[J]. 干思权,刘贺平,申祝江. 控制工程. 2005(05)
[5]滑模变结构控制理论研究综述[J]. 穆效江,陈阳舟. 控制工程. 2007(S2)
[6]一种旋转变压器-RDC测角系统的数字标定及补偿方法[J]. 李声晋,周奇勋,卢刚. 微特电机. 2007(06)
[7]永磁交流伺服系统国内外发展概况[J]. 黄声华,吴芳. 微特电机. 2008(05)
[8]伺服放大器的设计及特性分析[J]. 陈新元,卢云丹. 仪表技术与传感器. 2008(02)
[9]火箭炮交流伺服系统模型参考模糊神经网络位置自适应控制[J]. 胡健,马大为,郭亚军,庄文许,杨帆. 火炮发射与控制学报. 2010(04)
[10]人工神经网络文献综述[J]. 段玉三. 科技风. 2011(05)
本文编号：3692367
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 伺服系统的概述
1.3 交流伺服系统的建模方法
1.4 交流伺服系统的控制策略
1.5 研究目标及内容
2 系统半实物实验平台介绍
2.1 实验平台功能和原理
2.2 实验平台各组成部分介绍
2.2.1 控制计算机
2.2.2 位置控制模块
2.2.3 角位置信号采集模块
2.2.4 减速器
2.2.5 加载装置
2.2.6 伺服放大器电路设计
2.3 PMSM的数学模型
2.3.1 PMSM的定子电压和磁链方程
2.3.2 PMSM的转矩方程
2.3.3 PMSM的运动方程
2.4 PMSM矢量控制策略
2.5 交流伺服系统建模
2.6 本章小结
3 交流伺服系统的系统辨识模型
3.1 系统辨识简介
3.2 辨识数据的选择和处理
3.2.1 信号的分类
3.2.2 辨识数据的选择
3.2.3 辨识数据的预处理
3.3 RBF神经网络辨识
3.3.1 RBF神经网络
3.3.2 RBF神经网络辨识研究
3.4 差分进化算法优化的RBF神经网络辨识
3.4.1 差分进化算法的原理和特性
3.4.2 基于差分进化算法优化的RBF神经网络设计
3.4.3 基于差分算法优化的RBF神经网络辨识研究
3.5 辨识结果对比
3.6 本章小结
4 交流伺服系统的控制策略研究
4.1 滑模变结构控制理论
4.1.1 滑模变结构控制原理
4.1.2 滑模变结构的系统运动组成及抖振
4.1.3 等效滑模变结构控制
4.2 神经网络滑模变结构控制系统设计
4.2.1 系统描述
4.2.2 滑模变结构控制的等效控制
4.2.3 基于RBF神经网络的切换控制
4.2.4 神经网络滑模变结构控制器
4.3 模糊神经网络滑模变结构控制系统设计
4.3.1 模糊控制
4.3.2 模糊RBF神经网络结构设计
4.3.3 模糊RBF神经网络控制器设计
4.3.4 模糊神经网络滑模变结构控制系统的设计
4.4 基于滑模控制的不同控制器仿真研究
4.4.1 系统输入阶跃信号时的结果与分析
4.4.2 系统输入正弦信号时的结果与分析
4.5 本章小结
5 实验研究
5.1 性能指标
5.2 实验结果
5.2.1 阶跃响应实验结果
5.2.2 正弦跟踪位置误差实验结果
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用伪随机信号系统辨识钻柱系统[J]. 李玲,韩继勇. 西南石油学院学报. 2000(03)
[2]高精度交流伺服系统的模糊PID双模控制[J]. 卢泽生,张强. 北京航空航天大学学报. 2007(03)
[3]坦克火炮控制技术发展概述[J]. 廖自力,马晓军,臧克茂,李立宇. 火炮发射与控制学报. 2006(S1)
[4]一种改进型T-S模糊神经网络[J]. 干思权,刘贺平,申祝江. 控制工程. 2005(05)
[5]滑模变结构控制理论研究综述[J]. 穆效江,陈阳舟. 控制工程. 2007(S2)
[6]一种旋转变压器-RDC测角系统的数字标定及补偿方法[J]. 李声晋,周奇勋,卢刚. 微特电机. 2007(06)
[7]永磁交流伺服系统国内外发展概况[J]. 黄声华,吴芳. 微特电机. 2008(05)
[8]伺服放大器的设计及特性分析[J]. 陈新元,卢云丹. 仪表技术与传感器. 2008(02)
[9]火箭炮交流伺服系统模型参考模糊神经网络位置自适应控制[J]. 胡健,马大为,郭亚军,庄文许,杨帆. 火炮发射与控制学报. 2010(04)
[10]人工神经网络文献综述[J]. 段玉三. 科技风. 2011(05)
本文编号：3692367
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