被动式力矩伺服鲁棒控制系统设计

发布时间：2017-09-25 23:13

  本文关键词：被动式力矩伺服鲁棒控制系统设计

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【摘要】：被动式力矩伺服系统作为应用于地面半实物仿真工程中重要环节,而具有被研究和开发的实际效益。在飞行设备的制造和检验过程中,对于飞行器执行机构在实际飞行条件下,承受气动力矩作用时的飞行行为检测是必不可缺的。随着国内外环境变化而提出的军事需求及相关领域的进步,飞行器设备执行效能同机动方面指标逐步提升,对被动式力矩伺服系统性能期望进一步提高。同时,鲁棒方法于力矩机电伺服控制设计中的实际应用也是有待继续研究课题方向。该课题内容围绕电动式负载模拟器展开,基于鲁棒方法针对其相关控制设计问题进行探究。首先,以永磁同步电动机模型研究工作为基础,进一步研究系统的综合机理模型。在建模过程中考虑舵机特性,并分别研究由舵机和负载模拟器自身元件和参数所引起的不确定性,建立了两侧系统整体的不确定性模型。其次,对系统的控制特性加以分析,针对系统主要扰动项,多余力矩为问题进行描述。将被控对象整体建模转换为子系统间互相作用建模,得出建模中对应的前向路径和多余力作用通路。进而对被控对象的动态特征和多余力矩特征加以分析,给出了被控对象整体控制特性。再次,考虑多余力矩、力矩综合口其他干扰力矩以及系统所固而存在工作频带以外噪声,设计了改进的干扰观测器,仿真说明了该干扰观测器设计应用于被动力矩伺服系统中的有效性,并且说明加入改进的干扰观测器对系统的性能不会带来影响。最后,讨论了加权函数的选取方法,分别基于混合灵敏度和?综合两种鲁棒控制方法设计了鲁棒控制器,分析了各自的鲁棒稳定性和鲁棒性能,仿真说明和对比了不同控制方法的性能。并加入经典PID设计方法,在实际工程性能检测标准下,进行各控制方法的综合性能分析。
【关键词】：被动式力矩伺服系统 多余力矩 扰动观测器 鲁棒控制 混合灵敏度 ?综合
【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】：2016
【分类号】：V216.8;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 被动式力矩伺服系统控制问题研究现状9-15
• 1.2.1 被动式力矩伺服系统研究概况9-11
• 1.2.2 系统多余力矩抑制方法研究现状11-15
• 1.3 鲁棒控制方法研究现状15-18
• 1.4 论文主要内容与章节安排18-20
• 第2章 被动式力矩伺服系统机理模型建立20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 系统结构及工作原理分析20-22
• 2.3 被动式力矩伺服系统标称对象建立22-28
• 2.3.1 电动舵机建模22-24
• 2.3.2 负载模拟器标称建模24-26
• 2.3.3 系统标称建模26-28
• 2.4 系统模型不确定性分析28-31
• 2.4.1 加载系统引起的不确定性28-30
• 2.4.2 承载系统引起的不确定性30
• 2.4.3 系统不确定性模型建立30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 被动式力矩伺服系统特性分析32-38
• 3.1 引言32
• 3.2 子系统相互作用建模32-33
• 3.3 系统模型动态特性分析33-37
• 3.3.1 前向通道动态特性分析33-35
• 3.3.2 系统多余力矩特性分析35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 被动式力矩伺服系统干扰观测器改进设计38-52
• 4.1 引言38
• 4.2 扰动观测器原理38-42
• 4.3 被动式力矩伺服系统干扰观测器设计42-51
• 4.3.1 针对力矩扰动的扰动观测器设计42-45
• 4.3.2 考虑系统高频量测噪声的干扰观测器设计45-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 被动式力矩伺服系统鲁棒控制器设计52-82
• 5.1 引言52
• 5.2 加权函数的选取方法52-64
• 5.2.1 加权函数选定基本原则52-53
• 5.2.2 加权函数结构设计53-56
• 5.2.3 加权函数参数设计56-64
• 5.3 基于混合灵敏度方法的鲁棒控制器设计64-71
• 5.3.1 混合灵敏度设计方法64-67
• 5.3.2 基于混合灵敏度方法的鲁棒控制器设计67-70
• 5.3.3 鲁棒稳定性和鲁棒性能分析70-71
• 5.4 基于μ综合方法的鲁棒控制器设计71-77
• 5.4.1 μ综合设计方法71-73
• 5.4.2 基于μ综合方法的鲁棒控制器设计73-76
• 5.4.3 鲁棒稳定性和鲁棒性能分析76-77
• 5.5 综合性能分析和对比仿真77-81
• 5.5.1 多余力抑制能力77-78
• 5.5.2 静态加载精度78-80
• 5.5.3 动态力矩跟踪性能80-81
• 5.6 本章小结81-82
• 结论82-84
• 参考文献84-88
• 攻读学位期间发表的学术论文和科研成果88-90
• 致谢90

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本文编号：920120