半导体制冷装置的鲁棒非线性精确控制研究

发布时间：2017-10-31 18:31

  本文关键词：半导体制冷装置的鲁棒非线性精确控制研究

  更多相关文章： 半导体制冷装置 非线性系统 未知不确定性 右互质分解 演算子观测器 鲁棒跟踪控制

【摘要】：半导体制冷器件的工作原理是基于珀尔贴原理,与传统的制冷技术相比有独特的优势,已经在信息、国防、工业、医疗和日常生活等领域获得广泛的应用。铝板与珀尔帖组成的半导体制冷装置是研究半导体制冷特性的一个极具代表性的实验设备,该设备是一个典型的非线性对象,在响应过程中会受到如模型不确定性、外部扰动等未知的不确定因素的影响。在受未知不确定因素影响的情况下,如何保证铝板与珀尔帖组成的半导体制冷装置的鲁棒稳定,并实现其精确控制,仍然是一个极具挑战性的研究课题。众所周知,在设计鲁棒稳定跟踪控制系统中,已经提出了滑模、H￥、自适应等控制策略,相对于这些方法,基于输入输出空间的鲁棒右互质分解技术对含有未知不确定性的非线性系统设计及其输入输出稳定跟踪特性的分析具有便捷性。基于以上原因,本文以具有未知不确定性的非线性铝板与珀尔帖组成的半导体制冷装置为研究对象,运用鲁棒右互质分解技术,提出了一种基于演算子理论的鲁棒精确跟踪控制方法,实现了对具体对象的精确跟踪控制。研究内容主要包括:第一,针对含有未知不确定因素的铝板与珀尔帖构成的半导体制冷装置,设计基于演算子的观测器,补偿未知不确定因素带来的影响;第二,针对补偿后的非线性等价对象,设计鲁棒稳定系统,推导出稳定条件;第三,在该装置鲁棒稳定的前提下,研究其跟踪性能,找出精确跟踪条件,实现其精确跟踪控制;最后,通过仿真和实验验证提出的设计方案的有效性。
【关键词】：半导体制冷装置 非线性系统 未知不确定性 右互质分解 演算子观测器 鲁棒跟踪控制
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TB657
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 半导体制冷装置的鲁棒非线性精确控制的研究背景及意义8-10
• 1.2 半导体制冷装置的鲁棒非线性精确控制的发展与研究现状10-14
• 1.2.1 半导体制冷装置的发展10-11
• 1.2.2 鲁棒控制的发展及现状11-12
• 1.2.3 非线性系统的鲁棒控制的发展及现状12-13
• 1.2.4 基于演算子理论的鲁棒右互质分解技术的发展及现状13-14
• 1.3 课题研究主要内容14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 2 算子理论基础16-25
• 2.1 非线性演算子理论16-20
• 2.1.1 非线性系统概述16-18
• 2.1.2 非线性演算子理论18-20
• 2.2 基于算子理论的右互质分解技术20-22
• 2.3 基于算子理论的鲁棒右互质分解22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 基于算子理论观测器的鲁棒精确跟踪控制25-41
• 3.1 半导体制冷系统25-28
• 3.1.1 半导体制冷系统的构成25-26
• 3.1.2 珀尔贴元件制冷工作原理26-28
• 3.2 半导体制冷系统的模型建立28-30
• 3.3 基于算子理论的控制器设计30-32
• 3.4 鲁棒精确跟踪控制系统设计32-37
• 3.4.1 观测器理论概述32-33
• 3.4.2 鲁棒精确跟踪控制系统设计33-37
• 3.5 仿真37-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4 半导体制冷装置精确跟踪控制的实验41-51
• 4.1 MODBUS通信协议41-43
• 4.2 半导体制冷装置精确跟踪控制系统平台43-44
• 4.3 实验设计44-47
• 4.3.1 下位机控制器设计44-46
• 4.3.2 上位机设计46-47
• 4.4 实验结果47-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 总结与展望51-52
• 5.1 全文工作总结51
• 5.2 未来工作展望51-52
• 参考文献52-56
• 附录：硕士研究生学习阶段发表论文56-57
• 致谢57

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本文编号：1123291