雙級執(zhí)行器系統(tǒng)綜合建模和協(xié)同控制研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)、生物技術(shù)、超精密加工技術(shù)等的發(fā)展，人們對驅(qū)動進給方面也提出了更高的要求——大行程和高精度。雙級執(zhí)行器系統(tǒng)能夠?qū)鹘y(tǒng)的具有大行程范圍優(yōu)點的執(zhí)行器與具有高精度優(yōu)點的智能材料執(zhí)行器相結(jié)合，同時實現(xiàn)大行程和高精度的性能。
　　本文對兩級執(zhí)行器分別進行建模與控制器設(shè)計，并通過設(shè)計協(xié)同因子將兩級執(zhí)行器結(jié)合起來，主要工作有：
　　（1）對第一級執(zhí)行器建立數(shù)學(xué)模型并設(shè)計控制器。
　　第一級執(zhí)行器采用常規(guī)伺服電機，通過分析

2、其物理特性以及驅(qū)動方式建立數(shù)學(xué)模型；在近似時間最優(yōu)控制的基礎(chǔ)上利用給定參考輸入的某個領(lǐng)域設(shè)計預(yù)先控制器，仿真結(jié)果表明了控制方案的可行性。
　?。?）對第二級執(zhí)行器建立數(shù)學(xué)模型并設(shè)計控制器。
　　在本文中，將第二級執(zhí)行器系統(tǒng)分為控制方向已知與控制方向未知兩類并考慮智能材料執(zhí)行器中非平滑、多映射的遲滯非線性。
　　對控制方向已知的非線性系統(tǒng)采用改進的Bouc-Wen模型描述遲滯特性，提出了一種基于誤差變換的反步控制器設(shè)計方

3、案。首先利用Bouc-Wen模型中的變量特性，通過預(yù)設(shè)性能函數(shù)，將誤差約束在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。然后通過誤差變換，將一個對輸出誤差存在約束的跟蹤問題轉(zhuǎn)化為一個無約束的鎮(zhèn)定問題。最后利用反步控制法設(shè)計遲滯系統(tǒng)的控制器，該控制方法保證期望的跟蹤精度，并能將誤差限定在設(shè)定范圍內(nèi)且滿足預(yù)設(shè)性能。對控制方向未知的系統(tǒng)，首先提出動態(tài)遲滯算子來擴展輸入空間建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遲滯模型，然后利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近未知函數(shù)，并引入Nussbaum型函數(shù)來解決系統(tǒng)未知控制

4、方向問題。最后采用誤差變換將誤差限定在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi),并利用反步法設(shè)計自適應(yīng)控制器。本文所采用的改進Bouc-Wen模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遲滯模型能夠較好地描述遲滯特性，控制方案不僅能夠保證跟蹤精度，還可以提高系統(tǒng)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，仿真結(jié)果表明設(shè)計方法的有效性。
　?。?）對雙級執(zhí)行器系統(tǒng)設(shè)計協(xié)調(diào)控制器。
　　設(shè)計協(xié)同因子以實現(xiàn)兩個執(zhí)行器的協(xié)同控制，克服兩個執(zhí)行器分開控制造成調(diào)整時間長的缺點，通過綜合性能指標選擇協(xié)同因子中的可調(diào)參數(shù)。為