论文研究-基于周期自适应扰动观测器的永磁直线电机位置跟踪控制 .pdf

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基于周期自适应扰动观测器的永磁直线电机位置跟踪控制,王朝语,王丽梅,本文针对传统扰动观测器中因为标称模型参数不能随着扰动的变化而做出调整,从而造成控制效果大大降低的问题,提出了利用周期性自
山国武花论文在丝 由假设可得,总轨迹存在周期性 其中代表初级位置,代表单周期的运行位移,是 的整数部分。假设跟踪 性能理想,位置和速度可衣示如下 其中,为运行一周期的理想时间。 性质:扰动具有周期性 从假设和性质中可推出,集总干扰具有以下性质: =t一 周期性自适应扰动观测器的设计 传统扰动观测器() 图传统线性扰动观测器 传统扰动观测器的意义是消除实际模型与标称模型之间的淏差。标称模型代表的是基于 期望控制标准的期望模型。图为传统的线性扰动观测器。τ()是包含参数误差的 的 输出,即粘滞摩擦力和磁阻力之和。图中的物理量定义如卜 :动子的位移和速度; 实际模型的传递函数; 标称棋型的传递函数 系统的输入; 干扰(摩擦力和磁阻力) 低通滤波器; τ未经过滤波的估测干扰 7经过滤波的估测干扰; 山国武技论文在丝 传感器噪声。 传递函数及干扰如下所示 () 和是标称模型中的标称值。 () 假设传递函数在()中稳定。在低频范围内(即≈),输出变得近似 5,但是,依据假设≈,标称模型输入与输出之间的关系, 即 )。另外,在文献 中有扰动观测器的其他实例。 自适应扰动观测器 很多文献中都提到传统的扰动观测器。然而,如果标称模型的参数不准确,控制性能会 很不理想,所以标称模型参数应被不断更新。但是,因为标称模型传递函数零极点的改变 直接更新表陈模型参效会造成系统不稳定。因此,本文在更新标称模型参数上做了很多研究, 集总干扰 由的输出计算出集总干扰,用于周期自适应机制。 实际模型传递函数的输出如下所小 周期性 白适应 札制 图周期自适应扰动观测器 估测干扰为式() 山国武花论文在丝 T +Δ 周期自适应机制及控制器 周期自适应扰动观测器( )的结构如图所示。该系统的控制有以下两个步骤 组成 当<时,被传统线性控制的系统是有界输入有界输出的()。 时,自适应扰动观测器控制系统。未知干扰可被估测 首先,当<时。 2+τ +几+ 是期望位置,2和λ是校准参数>>>。 z是的输出 闭环误差动力学方程为: +a +△τ 在中,△z=r 。而且期望的跟踪轨迹 和AA|1z均有界,系统满足稳定 接下来,考虑当≥时: +h 校准参数 的自适应律如下 为自适应增益> 系统是渐进稳定的,可利用李雅普诺大稳定性分解证明。 是正李雅普诺夫函数,反应时间为: 山国武技论文在丝 李雅普诺夫正函数在两个离散时间点的差值如下所示: 为简单起见,用和分别表示中右侧两项, 利用性质和性质 如下所示: T z z 将()和()代入式()和(),将()改写如下, △ 李亚普诺夫函数差值△ 。由拉塞尔不变集定理可知其渐进稳定。 增益设计 由以下式子可获得 控制器的增益: 因此,误差动力学方程如下所示, +2+ +++ 简化增益校准过程,将所有极点都设定为同一值。当期望极点值设定为时,增益如下 式所示, 山国武技论文在丝 = 增益值必须依照所用 带宽而选择。 仿真及分析 仿真实验将 与控制器辅以传统线性的控制效果作对比。 参考轨迹建模 粘滞摩擦力建模: 磁阻力建模: 实际模型参数为 如图所示, 的控制效果优于控制器辅以传统的控制效果。由于可 以更新扰动,跟踪淏差可随时间变小 图不同坐标下的 和传统跟踪效果区别 山国武技论文在丝 图 的跟踪误差优于传统 图 的实际输入比的实际输入更符合动子运动轨迹 山国武花论文在丝 结论 在以前学者对扰动观测器研究的基础上,本文设计了自适应扰动观测器( 不仅补偿」不准确的标称模型参数,还可以通过史新 的输出参数,达到」补 偿摩擦力和磁阻力的目的。周期自适应学习机制的改计较为复杂,本文对其有进一步的研究 和改进。此外, 的实际性能取决于低通滤波器带宽的选择,因此,未来还需对低通 滤波器( 进行进步的研究 参考文献

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