超聲波電機(jī)轉(zhuǎn)速專家PID與迭代學(xué)習(xí)控制研究.pdf

1、超聲波電機(jī)作為一種新型的微特電機(jī)，已被人們認(rèn)可并應(yīng)用于航空航天、智能機(jī)器人等方面。超聲波電機(jī)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程復(fù)雜，具有明顯的非線性和時變特性。為提高其控制性能，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等復(fù)雜控制策略已被提出，但這些方法計算復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)硬件成本提高，不利于超聲波電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。在電機(jī)控制的研究中，總是希望控制策略既能夠滿足性能期望，又能夠具有較少的計算量以降低系統(tǒng)復(fù)雜度，從而降低成本并提高系統(tǒng)可靠性。
　　本研究在固定參數(shù)PID(Proport

2、ional Integral Derivative，PID)控制器性能研究的基礎(chǔ)上，通過對超聲電機(jī)典型控制過程的理論分析與轉(zhuǎn)速控制實驗研究，提出一種僅有2條專家規(guī)則的簡單專家 PID控制方法。專家規(guī)則根據(jù)當(dāng)前控制狀況，調(diào)節(jié)PID控制參數(shù)，改善控制性能。與常規(guī) PID控制相比，所提方法的在線計算量增加不大，易于采用單片機(jī)等器件實現(xiàn)。多種變化工況下的實驗表明，所提方法對超聲波電機(jī)特性變化及負(fù)載擾動的適應(yīng)能力強(qiáng)，控制效果較好。研究了超聲波電機(jī)

3、轉(zhuǎn)速的迭代學(xué)習(xí)控制方法。迭代學(xué)習(xí)控制算法簡單，根據(jù)較少的經(jīng)驗知識確定相應(yīng)的參數(shù)值，就能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波電機(jī)這種復(fù)雜被控對象的有效控制。針對超聲波電機(jī)的控制特點，設(shè)計了P型迭代學(xué)習(xí)、PI型迭代學(xué)習(xí)和非線性迭代學(xué)習(xí)等三種轉(zhuǎn)速控制律。實驗表明，由于本質(zhì)上的開環(huán)控制屬性，非線性迭代學(xué)習(xí)律不能有效應(yīng)對超聲波電機(jī)的顯著時變特性，可能導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差；P型和PI型迭代學(xué)習(xí)控制律能夠使電機(jī)系統(tǒng)具有較好的學(xué)習(xí)能力，控制效果在學(xué)習(xí)過程中漸進(jìn)改善，且算法簡單易于實現(xiàn)