学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

重置控制系统分析及其在球杆系统中的应用

作　者: 贺威
导　师: 郭宇骞
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 重置控制球杆系统渐进稳定性二次稳定性 Lyapunov函数
分类号: TP13
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 30次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

重置控制是一类混杂控制方案,它类似于现在流行的许多非线性控制策略,如切换控制、继电器控制、滑模控制。这些控制方法的一个共同点是都使用一个切换面来触发控制信号的改变,而重置控制的不同点在于切换面的两侧使用了相同的控制规则。重置控制由一个连续的基线性系统和一个重置律组成,当触发信号穿越某个面时,将控制器的部分状态重置为零。重置行为使得系统轨迹发生了跳变。在控制回路引入控制状态的重置可以有效的克服线性反馈控制设计中的局限,改善系统性能。重置控制系统是复杂系统中的重要分支,它推动了控制系统理论的进一步完善,延伸了控制理论基本概念和方法的适用范围,同时也提出了更多挑战性的理论问题。本文从重置控制理论的基本概念和方法出发,借助适当的数学工具,研究重置系统的动力学行为及其控制性能,进而考虑其稳定性、设计方法和在球杆系统上的应用。本文首先验证了重置控制相对于线性反馈控制的优势,并综述了重置控制稳定性的基本结论。然后研究了非线性重置控制系统的稳定性,证明了当基线性系统只存在弱Lyapunov函数且重置映射弱耗散时,只要基线性系统满足解析性条件,则非线性重置系统渐进稳定。本文还提出了基于提前重置的重置PID控制器设计,并应用于球杆系统的控制。仿真结果表明,与传统PID控制相比,本文提出的重置PID控制器具有更好的瞬间响应性能。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 课题研究背景及意义  8-9
  1.2 重置控制国内外研究现状  9-13
    1.2.1 混杂控制系统研究现状  9-10
    1.2.2 重置控制研究现状  10-13
  1.3 球杆系统的控制方法研究现状  13-14
  1.4 本文研究的主要内容  14-16
第二章重置控制基础  16-27
  2.1 重置控制动态模型  16-18
  2.2 重置控制克服线性反馈系统的局限  18-19
  2.3 重置控制系统性能分析  19-21
    2.3.1 重置控制系统稳态性能  19-20
    2.3.2 重置控制系统瞬态性能  20-21
  2.4 重置控制系统主要的稳定性结论  21-26
    2.4.1 稳定性基本定义  21-22
    2.4.2 二次稳定性  22-23
    2.4.3 基于离散触发条件的重置系统稳定性  23-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章非线性重置控制系统稳定性分析  27-37
  3.1 非线性重置控制系统描述  27-29
  3.2 稳定性分析  29-35
  3.3 实例分析  35
  3.4 本章小结  35-37
第四章重置控制器的设计  37-44
  4.1 PID控制概述  37-38
  4.2 重置PID控制器  38-43
    4.2.1 提前重置的基本概念  38-39
    4.2.2 基于提前重置的重置控制器设计  39-41
    4.2.3 仿真实验  41-43
  4.3 本章小结  43-44
第五章重置控制器在球杆系统中的实现  44-55
  5.1 球杆系统简介  44-45
  5.2 球杆系统建模  45-48
    5.2.1 拉格朗日方程介绍  45
    5.2.2 球杆系统数学模型建立  45-48
  5.3 稳定性分析  48-51
    5.3.1 闭环系统状态空间模型  48-50
    5.3.2 稳定性证明  50-51
  5.4 球杆系统实时控制过程  51-52
  5.5 实验结果及分析  52-54
  5.6 本章小节  54-55
第六章总结与展望  55-57
  6.1 总结  55
  6.2 展望  55-57
参考文献  57-61
致谢  61-62
附录  62-63
攻读学位期间主要的研究成果  63

重置控制系统分析及其在球杆系统中的应用

内容摘要

全文目录

相似论文