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永磁直线电机伺服系统鲁棒控制的研究

蓝益鹏  
【摘要】: 永磁直线电机伺服系统鲁棒控制的研究,是以现代鲁棒控制理论为基础,以永磁直线伺服电机为被控对象,以数控机床为应用背景的研究,重点是控制算法的研究。研究目的是解决存在不确定性因素时直线电机伺服系统的控制问题。本文从标准H_∞控制、非线性L_2控制两个方面对永磁直线电机伺服系统鲁棒控制问题进行研究,具体工作如下: 1.永磁直线电机伺服系统H_∞控制的研究。通过建立伺服系统鲁棒控制的状态空间模型,将永磁直线电机伺服系统电流控制器和速度控制器的设计问题转化为标准H_∞问题进行设计。对标准H_∞控制问题,通过求Riccati不等式的解得到控制器的解析表达式。这样,在同一模型下得到电流H_∞控制器和速度H_∞控制器,实现系统对不确定性外部扰动的抑制。用Matlab对H_∞控制的永磁直线电机伺服系统性能进行仿真研究。 2.永磁直线电机伺服系统非线性L_2鲁棒控制的研究。以永磁直线电机现有数学模型为基础,采用逐步递推的方法建立误差系统的动态模型,并将系统对干扰的抑制和对参考信号的跟踪要求归结为L_2设计问题。进一步,为使L_2设计问题可解,将系统对性能指标的要求转化为耗散性问题和稳定性问题,用构造存储函数的方法,设计永磁直线电机伺服系统非线性L_2鲁棒控制器,对设计的L_2控制律进行证明。这样,一方面,避免在设计L_2控制律时要求解Hamilton-Jacobi-Isaacs非线性偏微分不等式的困难;另一方面,使干扰抑制问题和跟踪问题在满足耗散不等式和渐近稳定的条件下同时得到解决。最后,对采用非线性L_2鲁棒控制器的永磁直线电机伺服系统进行仿真,验证设计方法的可行性。 3.永磁直线电机伺服系统非线性L_2鲁棒控制器设计方法的实验研究。在一个实际的永磁直线电机伺服系统上,用数字信号处理器实现非线性L_2鲁棒控制算法;针对不同性质的扰动信号,对设计的非线性L_2控制算法的鲁棒性进行实验研究;验证设计方法在系统实现上的可行性。


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