机电伺服作动系统非线性特性建模与控制方法研究

发布时间：2023-03-03 21:53

　　随着电机技术、伺服控制技术的快速发展,电动舵机的机械性能和控制性能不断提高,使得其在全电飞机和高机动性飞机上的应用成为了可能,在未来飞行器中拥有十分广阔的前景。与此同时,对电动舵机的跟踪性能提出了更高要求,然而间隙、摩擦和弹性形变等非线性特性的存在严重影响了它的静动态性能,容易造成系统的跟踪误差增大、驱动延迟、低速“爬行”或极限环振荡等现象,从而制约了飞行器控制品质的提高。因此,必须采取适当的措施来消除或减小这些非线性特性所带来的不利影响,以提高系统的跟踪精度。本文在总结相关领域研究现状的基础上,以某型号电动舵机为研究对象,对常规建模中简化甚至忽略的非线性特性进行理论研究和仿真分析,建立非线性因素耦合下的电动舵机模型,最后针对新模型中部分参数未知并且易受负载扰动影响的特点,进行自适应鲁棒控制(ARC)研究。本文的主要工作包括几个方面:1.依据电动舵机关键技术研究现状,对本文研究对象的系统组成、结构原理进行介绍。同时采用机理建模的方法建立电动舵机系统的二阶模型,对其进行双闭环PI控制,最终完成仿真验证和性能分析。所得到的时域、频域特性表明,电动舵机模型满足性能指标。2.综合考虑电动舵机系...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 电动舵机及其关键技术研究现状
        1.2.1 电动舵机研究现状
        1.2.2 电动舵机关键技术研究现状
        1.2.3 电动舵机国内外发展趋势
    1.3 电动舵机非线性特性建模及控制研究现状
        1.3.1 影响电动舵机系统性能的非线性特性
        1.3.2 自适应鲁棒控制研究现状
    1.4 本文主要工作及内容安排
第二章 电动舵机系统建模与性能分析
    2.1 电动舵机系统的组成与结构
        2.1.1 电动舵机系统组成
        2.1.2 电动舵机系统传动结构
        2.1.3 电动舵机系统驱动结构
        2.1.4 电动舵机系统控制结构
    2.2 电动舵机系统建模
        2.2.1 无刷直流电机建模
        2.2.2 其他部分建模
        2.2.3 电动舵机系统整体模型
    2.3 电动舵机系统性能分析
        2.3.1 电动舵机系统性能指标
        2.3.2 电动舵机系统负载分析
        2.3.3 电动舵机模型仿真与分析
    2.4 本章小结
第三章 电动舵机系统非线性特性建模与分析
    3.1 电动舵机系统非线性特性研究方案
        3.1.1 典型非线性特性
        3.1.2 电动舵机系统非线性特性来源
        3.1.3 电动舵机系统非线性特性研究方案
    3.2 非线性特性建模与仿真
        3.2.1 死区模型
        3.2.2 饱和模型
        3.2.3 死区间隙模型
        3.2.4 LuGre摩擦模型
        3.2.5 非线性特性仿真及分析
    3.3 本章小结
第四章 基于Backstepping的电动舵机自适应控制
    4.1 Backstepping设计方法
    4.2 基于Backstepping的自适应控制
        4.2.1 自适应控制方法
        4.2.2 自适应Backstepping设计
    4.3 电动舵机系统自适应控制器设计
        4.3.1 考虑非线性的电动舵机系统建模
        4.3.2 自适应补偿控制器设计
    4.4 数值仿真及结果分析
    4.5 本章小结
第五章 电动舵机自适应鲁棒控制
    5.1 确定性鲁棒控制
        5.1.1 确定性鲁棒控制基本原理
        5.1.2 确定性鲁棒控制仿真验证
    5.2 自适应鲁棒控制
        5.2.1 基于光滑投影的自适应鲁棒控制
        5.2.2 基于非光滑投影的自适应鲁棒控制
    5.3 自适应鲁棒控制器设计
    5.4 仿真及结果分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3753177