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《华南理工大学》 2013年
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改进型一般化内模控制系统的设计

黄远征  
【摘要】:在实际控制系统中,当系统中存在着模型摄动、外部扰动、测量噪声等不确定性因素时,保持期望的系统性能是至关重要的。鲁棒控制理论利用解析方法设计控制器,使得系统集合中的包括实际受控对象在内的所有受控对象都能满足期望性能指标。鲁棒控制理论能很大程度上消除不确定性因素对期望的系统输出的不良影响,使系统的特征表现限制在一个可以接受的范围,能较好地抑制参数变化、外部扰动和模型摄动。 在传统的反馈控制框架中,系统的标称性能和鲁棒性存在着不可避免的矛盾,也就是说,设计者必须在标称性能和鲁棒性能之间取折衷。为了解决这一问题,周克敏在youla参数化的基础上,创造性地改变了参考输入进入系统的位置,提出了一般化内模控制结构。该结构的工作原理为:当系统不存在不确定性因素时,系统由标称控制器控制,取得良好的标称性能;当系统存在着不确定性因素时,系统将由内环反馈控制器控制,取得期望的鲁棒性能。 在一般化内模控制提出以后,多数的研究都没有考虑到测量噪声对系统的影响。然而在一些高精度的控制系统中,测量噪声的影响是不能被忽略的。在控制系统设计中,忽略测量噪声的影响可能会使得系统无法达到期望的性能指标,更有甚者,会导致系统崩溃等灾难性的后果。针对高频测量噪声问题,本文在一般化内模控制结构的基础上,增加了一个外环补偿输出信号的回路,变成一种改进型一般化内模控制结构。当系统不存在高频测量噪声时,改进型一般化内模结构的控制效果跟一般化内模控制结构相近;当系统存在着测量噪声时,改进型一般化内模结构能很好地消除高频测量噪声的影响,这功能是一般化内模控制结构所不具备的。 本文详细地分析了改进型一般化内模控制结构的基本工作原理和控制器的设计方法。最后将改进型一般化内模控制结构应用于陀螺仪控制系统中,通过matlab仿真实验,和一般化内模控制结构、标称控制器的控制效果相比较,验证了改进型一般化内模控制结构的有效性。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP273

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