轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的性能評估與性能改進.pdf

1、控制性能評估理論是控制系統(tǒng)理論研究一門新興的分支，控制性能評估理論與方法的發(fā)展對于研究控制系統(tǒng)性能評估、故障診斷、性能優(yōu)化等都有著十分重大的意義?，F(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域?qū)刂菩阅芴岢隽烁叩囊?，體現(xiàn)在控制性能評估理論研究領(lǐng)域中就是控制性能指標(biāo)經(jīng)歷了確定性指標(biāo)到隨機性指標(biāo)、魯棒性指標(biāo)的發(fā)展。利用控制性能評估的理論去排除控制系統(tǒng)的故障與優(yōu)化控制系統(tǒng)的性能，成為目前研究的一個焦點。
　　飛行仿真轉(zhuǎn)臺是一種在航空航天領(lǐng)域有著重要應(yīng)用的半實物仿真設(shè)

2、備，其控制的精度和平穩(wěn)性要求相當(dāng)高，對飛行仿真轉(zhuǎn)臺的控制性能進行評估是必要的，也是必然的。一般情況下，飛行仿真轉(zhuǎn)臺性能是根據(jù)控制系統(tǒng)的跟蹤曲線特性來進行判斷的，但是該方法存在很大的局限性，沒有給出轉(zhuǎn)臺性能的具體參數(shù)，無法綜合考慮轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的跟蹤性能和控制輸入對控制器的影響，不能給出控制器改進的方向等有效信息，嚴(yán)重阻礙了飛行仿真轉(zhuǎn)臺的研究工作。
　　為了解決上述問題，本文以飛行仿真轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)為研究對象，主要工作從控制系統(tǒng)性能評估方法

3、和控制器性能的改進優(yōu)化兩方面展開，具體工作如下：
　　(1)闡述了控制性能評估理論中的最基本的最小方差理論。為了克服最小方差基準(zhǔn)的性能評估算法涉及復(fù)雜的交互矩陣計算，在控制系統(tǒng)中難以實現(xiàn)的問題，本文選擇基于閉環(huán)系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)的可實現(xiàn)的最小方差進行性能評估。
　　(2)LQG對控制輸入的方差和系統(tǒng)的跟蹤效果以加權(quán)和的方式加入到性能指標(biāo)函數(shù)中，綜合考慮輸入輸出的對控制性能的影響。采用子空間辨識的方法，可以相對簡便的實現(xiàn)對非線性

4、系統(tǒng)模型的辨識。最后針對飛行仿真轉(zhuǎn)臺這一特殊的伺服系統(tǒng)，利用上述性能評估算法進行了評估分析。
　　(3)在對飛行仿真轉(zhuǎn)臺進行性能評估的基礎(chǔ)上，提出對仿真轉(zhuǎn)臺的基于LQG基準(zhǔn)的遺傳算法性能優(yōu)化設(shè)計方法。該方法結(jié)合了遺傳算法在尋優(yōu)中收斂快速，能夠在更大范圍內(nèi)找出最優(yōu)控制器參數(shù)的特點，將LQG指標(biāo)對控制器性能的限制加入到目標(biāo)函數(shù)，使得優(yōu)化后的控制器能得到很好的跟蹤效果的同時，控制輸入信號的波動更小，能夠有效減少對控制器的磨損，最后經(jīng)過實