多源受扰非线性系统抗干扰控制理论及其应用研究
发布时间：2024-06-04 04:02
干扰和不确定性广泛存在于工业系统中,不可避免地会对系统的控制性能甚至闭环稳定性带来不利影响.因此,如何抑制干扰和不确定性一直是控制理论和实际工程中一个很有吸引力的研究课题.针对这一古老但仍悬而未决的问题,主动抗干扰控制方法提供了一种实用的解决方案,并在大量成功的工业应用(例如运动控制系统和飞行控制系统)中验证了其有效性.传统的主动抗干扰控制方法主要是对干扰和不确定性进行打包处理,并对集总后的干扰进行估计和抑制.由于忽略了对干扰和不确定性来源和特征的分析,传统的主动抗干扰控制方法在理论完备性和控制性能上仍存在缺陷.为此,本文重点研究了一类多源干扰下非线性系统的抗干扰控制问题.所涉及的干扰和不确定性均来自于全控制回路,即被控对象,执行器和传感器.本文的主要研究成果和贡献如下:(ⅰ)针对一类多源干扰下的运动控制系统,首次将非线性干扰观测器和连续时间域模型预测控制方法相结合,提出了一种优化跟踪控制方法.采用基于标称系统的高阶滑模干扰观测器估计当前状态和干扰,并利用观测值预测未来的跟踪误差和稳态控制输入(包括干扰/不确定性的集总效应).与现有的大多数复合模型预测控制方法采用的直接补偿方式不同,所...
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状和分析
1.2.1 研究现状
1.2.2 研究分析
1.3 主要内容及结构安排
1.3.1 主要内容
1.3.2 结构安排
第二章 多源受扰非线性系统的抗干扰模型预测控制
2.1 引言
2.2 问题描述
2.3 主要结论
2.3.1 性能指标改进
2.3.2 基于干扰校正的预测
2.3.3 滚动时域优化
2.3.4 性能分析
2.4 永磁同步电机的调速控制设计
2.4.1 控制器设计
2.4.2 实验验证
2.5 本章小结
第三章 非参数化不确定性系统的广义动态预测控制
3.1 引言
3.2 预备知识和问题描述
3.2.1 相关引理
3.2.2 问题描述
3.3 主要结论
3.3.1 基于标称模型的输出预测
3.3.2 滚动时域优化
3.3.3 动态预测周期设计
3.3.4 半全局稳定性分析
3.3.5 数值仿真
3.4 串联弹性驱动器的位置控制设计
3.4.1 系统描述
3.4.2 实验验证
3.5 本章小结
第四章 传感器测量误差下的非线性不确定性系统抗干扰控制
4.1 引言
4.2 问题描述
4.3 主要结论
4.3.1 干扰观测器设计
4.3.2 复合控制器设计
4.3.3 半全局稳定性分析
4.3.4 数值仿真
4.4 直升机模型的角度控制设计
4.4.1 系统描述
4.4.2 控制器设计
4.4.3 实验验证
4.5 本章小结
第五章 永磁同步电机的全回路抗干扰调速控制设计
5.1 引言
5.2 预备知识
5.2.1 永磁同步电机理想模型
5.2.2 实际工况下永磁同步电机伺服系统的干扰/不确定性分析
5.2.3 广义对象建模
5.3 控制策略设计
5.3.1 复合控制器的设计
5.3.2 性能分析
5.4 实验验证
5.4.1 无外部干扰下的跟踪性能
5.4.2 多负载力矩下的性能评估
5.4.3 干扰观测器的有效性验证
5.5 本章小结
第六章 执行器约束下的小型固定翼无人机抗干扰动态控制律分配设计
6.1 引言
6.2 问题描述
6.2.1 无人机动力学
6.2.2 执行器动力学
6.2.3 控制目标
6.3 抗干扰跟踪控制和动态控制律分配策略
6.3.1 基于执行器/干扰观测器的跟踪控制设计
6.3.2 基于执行器动力学的动态控制律分配设计
6.3.3 闭环性能分析
6.4 仿真验证
6.4.1 输出跟踪性能
6.4.2 控制律分配性能
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录 A 攻读博士学位期间研究成果
附录 B 致谢
本文编号：3988835
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状和分析
1.2.1 研究现状
1.2.2 研究分析
1.3 主要内容及结构安排
1.3.1 主要内容
1.3.2 结构安排
第二章 多源受扰非线性系统的抗干扰模型预测控制
2.1 引言
2.2 问题描述
2.3 主要结论
2.3.1 性能指标改进
2.3.2 基于干扰校正的预测
2.3.3 滚动时域优化
2.3.4 性能分析
2.4 永磁同步电机的调速控制设计
2.4.1 控制器设计
2.4.2 实验验证
2.5 本章小结
第三章 非参数化不确定性系统的广义动态预测控制
3.1 引言
3.2 预备知识和问题描述
3.2.1 相关引理
3.2.2 问题描述
3.3 主要结论
3.3.1 基于标称模型的输出预测
3.3.2 滚动时域优化
3.3.3 动态预测周期设计
3.3.4 半全局稳定性分析
3.3.5 数值仿真
3.4 串联弹性驱动器的位置控制设计
3.4.1 系统描述
3.4.2 实验验证
3.5 本章小结
第四章 传感器测量误差下的非线性不确定性系统抗干扰控制
4.1 引言
4.2 问题描述
4.3 主要结论
4.3.1 干扰观测器设计
4.3.2 复合控制器设计
4.3.3 半全局稳定性分析
4.3.4 数值仿真
4.4 直升机模型的角度控制设计
4.4.1 系统描述
4.4.2 控制器设计
4.4.3 实验验证
4.5 本章小结
第五章 永磁同步电机的全回路抗干扰调速控制设计
5.1 引言
5.2 预备知识
5.2.1 永磁同步电机理想模型
5.2.2 实际工况下永磁同步电机伺服系统的干扰/不确定性分析
5.2.3 广义对象建模
5.3 控制策略设计
5.3.1 复合控制器的设计
5.3.2 性能分析
5.4 实验验证
5.4.1 无外部干扰下的跟踪性能
5.4.2 多负载力矩下的性能评估
5.4.3 干扰观测器的有效性验证
5.5 本章小结
第六章 执行器约束下的小型固定翼无人机抗干扰动态控制律分配设计
6.1 引言
6.2 问题描述
6.2.1 无人机动力学
6.2.2 执行器动力学
6.2.3 控制目标
6.3 抗干扰跟踪控制和动态控制律分配策略
6.3.1 基于执行器/干扰观测器的跟踪控制设计
6.3.2 基于执行器动力学的动态控制律分配设计
6.3.3 闭环性能分析
6.4 仿真验证
6.4.1 输出跟踪性能
6.4.2 控制律分配性能
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录 A 攻读博士学位期间研究成果
附录 B 致谢
本文编号：3988835
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3988835.html
