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《武汉理工大学》 2003年
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三维空间任意目标轨迹跟踪最优预见控制的研究

刘峰  
【摘要】: 在轨迹跟踪控制中,往往既要求系统能准确快速的跟踪目标轨迹,又要求系统具有一定的鲁棒性,及干扰抑制能力。在机器人、机床等机电控制领域中,可以利用未来目标值等未来信息的情况,采用最优预见控制来提高系统轨迹跟踪控制的精度,增强系统的鲁棒性。本文对线性系统的最优预见控制方法进行了研究。这种方法在二次型性能指标中综合考虑跟踪误差和控制量的变化,在设计反馈控制器的基础上,利用已知的未来目标值及未来干扰信号设计前馈补偿器,进一步改善了系统的性能。讨论了最优预见控制设计方法的关键技术,即预见步数的选取问题,推导了预见步数与性能评价函数间的关系,并给出了预见步数的选取方法。本文分别对平面轨迹最优预见跟踪控制和空间三维轨迹最优预见跟踪控制进行了定性、定量的分析,最后提出了最优预见控制的算法。 本文针对目标轨迹已知时的平面轨迹跟踪误差模型,通过将最优预见控制与鲁棒控制的结合,提出了一种简便有效的实现高精度、高可靠性和鲁棒性的目标轨迹跟踪控制方法,仿真分析表明了这种平面轨迹鲁棒最优预见跟踪控制方法的有效性和可靠性。 在平面轨迹跟踪控制中,提出了基于面积误差评价的平面轨迹最优预见跟踪控制方法,它对解决平面目标轨迹跟踪运动性能起到了良好的作用。但是,对于系统的空间目标轨迹,用这种平面轨迹跟踪的方法很难实现其良好的轨迹跟踪运动性能,特别是对于空间目标轨迹变化大、外界干扰严重的控制系统更是难以进一步提高其跟踪性能。针对这些问题,本文提出了一种同时考虑轨迹跟踪协调误差和位置协调误差的轨迹跟踪最优预见控制方法,即将系统对已知的空间目标轨迹的跟踪协调误差和位置协调误差同时作为其状态变量,实施其反馈最优预见控制,从而可有效提高系统对空间目标轨迹的跟踪运动性能,通过仿真分析表明,这种目标轨迹跟踪控制方法是有效的。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP273

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