執(zhí)行器飽和控制研究.pdf

1、飽和是控制系統(tǒng)中最為普遍的非線性現(xiàn)象之一，大多數(shù)執(zhí)行器不可避免的會出現(xiàn)飽和。如果執(zhí)行器的輸入量達到一定限制，就進入了飽和狀態(tài)，因為進一步增加輸入不能對執(zhí)行器的輸出產(chǎn)生任何影響，執(zhí)行器的飽和將使系統(tǒng)的動態(tài)性能降低，甚至導致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。 隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，控制系統(tǒng)的精度要求越來越高，例如數(shù)控機床、機器人操作手、微電子裝配單元、高速硬盤等都需要進行高精度控制。但是由于飽和等非線性的存在，經(jīng)典的控制算法很難保證所要求的設計精度。為

2、消除飽和非線性的影響而采用更高精密的儀器設備將使得整個控制系統(tǒng)造價昂貴；然而，如果能夠采用先進的補償策略，使得采用相對廉價的儀器設備來滿足精度要求成為可能。小型和微型計算機及其電力電子技術的發(fā)展為各種控制算法的實現(xiàn)提供了更大空間，尋求更高性能和更高適應性控制算法成為實現(xiàn)高精度控制的捷徑。本文針對具有執(zhí)行器飽和的系統(tǒng)進行控制器的設計研究，尋求理想的飽和補償策略，實現(xiàn)高精度的跟蹤控制。 本文首先對當前的飽和補償策略研究進行了回顧，接

3、著針對不同的應用對象提出了兩種不同的控制策略實現(xiàn)了飽和補償，完成系統(tǒng)的高性能跟蹤控制器的設計。兩種方法為神經(jīng)網(wǎng)絡自適應方法和復合控制方法，其中神經(jīng)網(wǎng)絡自適應方法可以應用于時變系統(tǒng)，復合控制設計方法是針對線性時不變系統(tǒng)設計。 神經(jīng)網(wǎng)絡設計對于具有Brunovsky標準型的非線性時變系統(tǒng)提出一種權(quán)系數(shù)可在線調(diào)節(jié)的神經(jīng)網(wǎng)絡飽和補償算法，采用了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡對控制器輸出超出飽和部分進行估計補償。該算法的另一突出優(yōu)點是考慮了網(wǎng)絡重構(gòu)誤差和

4、外部干擾，利用Lyapunov理論證明了該算法能夠保證系統(tǒng)半全局一致最終有界，且跟蹤誤差以已知的形式可以自由調(diào)節(jié)。由于所考慮的系統(tǒng)具有未知函數(shù)，使神經(jīng)網(wǎng)絡設計方法具有廣泛的應用性。復合控制設計方法以經(jīng)典控制理論為基礎，通過極點配置使系統(tǒng)達到期望的跟蹤性能指標，然后設計具有抑制超調(diào)能力的非線性律，達到既能提高系統(tǒng)的響應速度又能保證輸出有較小的超調(diào)量，實現(xiàn)較好的跟蹤性能的目的。所提出的兩種設計方法，均給出了穩(wěn)定性的證明和仿真算例及結(jié)果，仿真