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《武汉理工大学》 2003年
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九点控制器控制作用分析及对非线性系统的处理

张峰  
【摘要】: 九点控制器是一种新型的逻辑智能控制器。它根据系统运行的状态,将相平面划分为九个运动状态,简称为工况,并对每个不同的工况采用不同的控制策略。这个控制策略是由控制作用K_i给出的。 九点控制器控制系统是指应用九点控制器进行控制的控制系统。因此首要任务就是研究各个控制作用对系统运动的影响。文中对二阶欠阻尼振荡系统的阶跃响应为例进行分析。从分析中可以看出,几点控制器对相平面的划分是合理的,各个控制作用对系统运动的影响是有相对独立性的。 九点控制器的控制结构是一种特殊的闭环结构。这种结构最大的特点是从结构图上来看系统是一种闭环结构,但是这种闭环结构并不将反馈的输出信号与输入信号的差值引入至前向控制通路。反馈通道的功能是对系统当前的的运动状态进行判断,并据此对前向控制通路给出控制作用。一旦系统运动状态确定,在该运动状态的范围内,我们可以将其整个控制系统的控制手段和开环结构极为相似。 二阶欠阻尼振荡系统是系统中较为常见的控制系统。对它的阶跃响应进行分析具有一定的典型意义。我们以性能指标为中心对控制作用进行分析。 稳态误差是控制系统一个很重要的性能指标,在九点控制器中K_0是稳态时的控制作用。对于系统模型明确的二阶零型系统,我们利用终值定理可以确定使系统误差为0的K_0值。对于二阶Ⅰ型系统,我们既可以对其误差信号进行控制,将Ⅰ型系统降阶为0型系统控制;也可以设置K_0=0,此时由于Ⅰ型系统本身的积分环节作用,此时系统稳态误差落在误差零带的范围内,但其值不定。对于模型不明确的系统,我们可以同意设置K0=0,利用此时的K_3控制作用,把稳态误差限制在误差零带的范围内。因此我们还可以通过对误差零带的设置来达到稳态误差的要求。 对于动态性能,如上升时间和超调量的大小,我们根据对控制作用的分析,分别将它们与K_(2+)、K_(4-)控制作用相对应,相对使各个控制作用对性能指标的影响进行了一定程度的分解。同时对于稳定性分析,针对振荡系统运动的特点,给出了一个稳定性的充分条件。 非线性系统在控制系统中是普遍存在的,它也是控制系统研究的难题。九点控制器特殊的开闭环结构使其在控制非线性系统的时候具有结构上的优越性。非线性环节不再像往常那样对误差信号起作用,而是针对控制作用。由于控制作用的静态性质,对于动态过程的非线性环节,例如滞回特性等,非线性环节不再起到作用,这对九点控制器的控制带来了很大的方便。
【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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