连续回转电液伺服马达摩擦特性控制策略研究

【摘要】：连续回转电液伺服马达是航空航天制导系统的核心设备,高性能的连续回转马达要求具有良好的超低速、高频响、宽调速、高精度的特点,而实际中由于连续回转马达电液伺服系统存在摩擦干扰、泄漏、振动噪声以及高度非线性和不确定因素,严重影响了连续回转马达电液伺服系统低速稳定性。因此,本文针对摩擦干扰对系统低速性能的影响进行控制策略的研究,并设计适用于连续回转马达电液伺服系统的控制器,以改善由摩擦引起的非线性和不确定性因素对系统性能的影响。在查阅大量国内外相关文献的基础上,简述连续回转马达,电液伺服系统的关键技术和核心控制理论,以及摩擦模型的国内外研究进展及常用的摩擦补偿策略。首先建立电液伺服系统传统数学模型,针对摩擦干扰问题提出一种新型的Pol-Ind摩擦模型,对连续回转电液伺服马达进行实验数据采集,并利用改进粒子群优化算法对Pol-Ind摩擦模型进行参数辨识,获得连续回转马达电液伺服系统摩擦力矩的精确数学模型。其次针对连续回转马达电液伺服系统存在高度非线性因素的影响,提出一种自校正小波神经网络控制策略,并采用Adam优化算法对小波基函数中的尺度因子和位移因子进行梯度寻优,设计自校正小波神经网络控制器,通过仿真与基于人群搜索优化的PID控制进行对比研究。然后针对系统动态不确定性,参数摄动以及摩擦泄漏等非线性因素对连续回转马达电液伺服系统鲁棒性和低速性的影响,提出一种具有Adaboost预测的连续回转马达电液伺服系统鲁棒控制策略。通过与自校正小波神经网络控制器仿真对比研究,验证该鲁棒控制器的可行性。最后搭建连续回转马达电液伺服系统实验台,利用C++Builder编写基于Adaboost预测鲁棒控制器的控制程序,通过实验得到正弦输入信号的响应特性曲线,并与仿真结果对比,验证本文所设计的基于Adaboost预测鲁棒控制器的有效性和正确性。