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基于干扰观测器的转台控制系统设计

高亮  
【摘要】: 本论文针对转台伺服控制系统进行了设计研究,包括转台系统的控制方案、数学模型以及控制系统设计方法。针对被控对象中存在的非线性干扰问题,设计了基于干扰观测的PID控制器,并利用模糊控制原理对PID控制器进行了优化设计。 首先,在确定转台系统伺服控制方案基础上,推导了矢量控制型永磁同步电机的数学模型,针对影响转台低速性能的主要因素—摩擦力进行了分析,并建立了可用于Simulink仿真的摩擦模型,对带有摩擦模型的系统进行了仿真研究,同时对转台中的波动力矩进行了分析。 其次,利用模糊控制原理对PID的参数进行在线的实时调整,该方法既具有模糊控制灵活而适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点。再次,基于干扰观测器的基本原理和设计方法,详细研究了低通滤波器的参数对系统抗干扰能力和稳定性的影响。将基于干扰观测器的Fuzzy-PID控制将控制器设计分为两独立阶段,即性能设计阶段(对Fuzzy-PID控制器设计)和干扰抑制阶段(设计干扰观测补偿器)。 最后,将上述的控制系统设计理论应用到转台系统的设计中,数据结果表明基于干扰观测器的模糊PID控制器具有控制精度高、适应性强、抑制干扰能力强的优点。


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