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&&&基于扰动观测和补偿的PMSM伺服系统位置跟踪控制
基于扰动观测和补偿的PMSM伺服系统位置跟踪控制
Disturbance observation and compensation based position tracking control of PMSM servo systems
针对存在参数摄动和外部扰动力矩的PMSM伺服系统位置跟踪控制问题,提出一种基于扰动观测和补偿的滑模控制方法.采用扰动观测器估计系统参数摄动以及负载力矩,并在此基础上对等效扰动进行补偿,减小了模型不确定性对系统控制性能影响,系统的位置跟踪误差由0.85 rad减小到0.35在保证系统稳定性的前提下,去除了常规滑模控制中的不连续控制项,有效地减小了抖振.实验结果表明,与工程上常用的PID算法相比,基于扰动观测和补偿的滑模控制算法不仅能够显著提高PMSM伺服系统的位置跟踪精度,而且能有效地削弱抖振.
摘要： 针对存在参数摄动和外部扰动力矩的PMSM伺服系统位置跟踪控制问题,提出一种基于扰动观测和补偿的滑模控制方法.采用扰动观测器估计系统参数摄动以及负载力矩,并在此基础上对等效扰动进行补偿,减小了模型不确定性对系统控制性能影响,系统的位置跟踪误差由0.85 rad减小到0.35在保证系统稳定性的前提下,去除了常规滑模控制中的不连续控制项,有效地减小了抖振...&&
Abstract：
A disturbance observation and compensation based sliding mode control scheme was proposed for the position tracking control of PMSM servo system with parameters perturbation and external disturbance torque.A disturbance observer was investigated to estimate the parameter perturbation and the disturbance torque,and the equivalent external disturbance torque was compensated according to the output of the disturbance observer,then the influence of the model uncertainty to the system control performance was reduced,and the position tracking error of the system was reduced from 0.85 rad to 0.35 rad.The discontinuous control term in traditional sliding mode control was chopped off while the stability of the closed system was guaranteed,the chattering phenomena was remedied effectively.Experimental results show that,compared with the traditional PID control scheme commonly used in practical engineering,the disturbance observation and compensation based sliding mode control scheme not only has higher tracking accuracy,but also eliminates the chattering phenomena effectively.
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MDF连续热压机板厚控制液压系统位置跟踪控制研究
【摘要】：近年来,随着连续热压机的发展与技术完善,使其逐渐代替传统间歇式多层热压机成为中密度纤维板(Medium Density Fiberboard, MDF)的主要生产设备。实现连续热压机定厚段快速、精确的板厚控制是生产高质量MDF的前提,然而连续热压机板厚控制液压系统存在诸多非线性因素,以及内部参数摄动和外负载力干扰,这使得实现快速、精确的板厚控制具有很大的挑战性。为此,本文基于反步滑模控制方法,对连续热压机板厚控制液压系统的位置跟踪控制问题进行了深入研究,旨在提高闭环系统的动态性能以及对内部参数摄动和外负载力干扰的鲁棒性,论文具体研究工作如下：(1)根据连续热压机板厚控制系统的结构以及液压位置控制系统的原理,通过对阀控液压缸动力机构进行分析,建立了板厚控制液压系统的数学模型,并给出了系统主要参数的标称值,为仿真验证提供了数据基础。(2)针对MDF连续热压机板厚控制液压系统的位置跟踪控制问题,充分考虑了系统的内部参数摄动和外负载力干扰,为实现快速、精确的位置跟踪以消除板坯厚度偏差,设计了自适应反步滑模控制器,该控制器能够保证系统渐进稳定以及跟踪误差渐进收敛。仿真实验表明,所设计的控制器比PID控制器具有更好的控制性能。(3)为简化自适应反步滑模控制器的设计过程,提高闭环系统的动态性能以及对内部参数摄动和外负载力干扰的鲁棒性,本文引入了干扰观测器技术,并提出了基于模糊干扰观测器(Fuzzy Disturbance Observer, FDO)的自适应反步滑模控制方法。针对常规FDO在干扰观测误差较小时干扰估计速度慢以及快速模糊干扰观测器(Fast Fuzzy Disturbance Observer, FFDO)的干扰估计稳态误差较大的问题,本文设计了一种新型FDO,并给出了干扰观测误差一致最终有界的证明,然后基于新型FDO设计了自适应反步滑模控制器。仿真实验表明,新型FDO较常规FDO和FFDO具有明显的优越性,所设计的控制器比自适应反步滑模控制器和PID控制器具有更好的控制性能。(4)考虑到FDO的设计过程复杂,本文基于自适应Super-Twisting算法设计了滑模干扰观测器(Sliding Mode Disturbance Observer, SMDO),同时为进一步提高闭环系统的动态性能,提出了基于SMDO的反步终端滑模控制方法,在反步法的最后一步结合了终端滑模控制,并设计了连续有限时间控制器,该控制器不仅能够实现第三个子系统跟踪误差的有限时间收敛,而且还从根本上避免了控制奇异问题,且控制输入连续无抖振。仿真实验表明,设计的SMDO能够在有限时间精确地估计系统的复合干扰,设计的控制器能够保证闭环系统具有更好的动态性能。本文对MDF连续热压机板厚控制液压系统的位置跟踪控制问题进行了深入的研究,论文的理论研究成果对连续热压机生产高质量MDF具有一定的工程参考价值。
【学位授予单位】：东北林业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TS64
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基于迭代学习的电液位置伺服系统控制的的研究.pdf 65页
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电液位置伺服系统具有时变、严重非线性、结构不确定和负载干扰较大等特性，
这使得传统的PID控制难以满足高精度控制的要求。当前控制主要策略是把高阶非
线性系统降阶并线性化，然后设计低阶线性系统控制器。该方法在实际应用中表现
出失真度大、精度低、响应速度慢等缺点，已经不能适应该系统逐步向快速、大功
率、高精度、强响应、宽频带的发展趋势。针对这种情况，本文在直接研究高阶非
线性系统的基础上，设计了合理的电液位置伺服系统控制器。
迭代学习控制不需要精确的数学模型，并且算法简单，在解决系统的高阶非线
性问题有独到之处。在理论上，它能实现控制对象完全跟踪期望轨迹，适用于具有
重复运动性质的系统；能直接在时域内对系统进行研究；在系统发生微变或出现干
扰，它所改变的是系统的参考输入量，并不改变算法本身的参数等等。基于迭代学
习基本原理，设计合理的控制器，是本文研究的核心问题。
在查阅大量文献资料的基础上，文中建立了电液位置伺服系统的数学模型，推
导出它的传递函数；分析了系统的稳定性、时域特性和频域特性；讨论电液位置伺
服系统中的非线性问题和参数的时变性。另外，推导了迭代学习收敛条件，在液压
软件AMESim中，通过它与Matlab的接口，搭建了电液位置伺服系统实物仿真模型。
在Matlab环境中搭建了迭代学习控制器的仿真模型；根据迭代学习闭环和开闭环基
本结构，在系统输入分别为阶跃、正弦和脉冲信号下进行了仿真研究。结果表明，
开闭环结构的控制器基本能完全跟踪期望轨迹，并且有较快的响应速度；而且，当
跟踪轨迹发生改变时，该控制器虽然需要重新学习，但它的参数不需要重新设置，
在迭代一定次数的情况下，仍然能跟踪期望轨迹。即只要控制对象不改变，跟踪轨
迹发生改变时，不需要重新设计控制器。
电液位置伺服系统； 迭代学习控制：
高阶非线性；AMESim
Electro—-hydraulicpositionsystemhigh·-ordersystem
non-linearand
uncertainstructure．These
time—varying，serious
makeitdifficultachieve
conventionalPIDcontr01．At
high—precision
tolow—orderand
present，thestudyreducinghigh—order
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graduallydevelopingwide—frequency
andthemethodwith
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