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交流伺服系统控制器的设计研究

作　者: 孙迎宾
导　师: 王春阳
学　校: 长春理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 交流伺服系统分数阶控制器自适应模糊PID控制器基于遗传算法的PID控制器
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 7次
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内容摘要

本论文主要以交流伺服系统为设计对象,采用了多种控制策略进行设计和对比研究。研究内容主要围绕着以下三个方面进行：首先,在大量查阅有关交流伺服系统建模知识的前提下,结合自身所学的物理知识和控制理论相关知识,建立了交流伺服系统模型。其次,针对自己所建立的交流伺服系统模型设计了多种控制器,不仅设计了智能控制中经典的基于遗传算法的PID控制器和基于自适应模糊算法的PID控制器,最主要的是还设计了当前处于前沿的分数阶控制器,其中包括分数阶积分控制器(FOPI控制器和FO[PI]控制器)、分数阶微分控制器(FOPD控制器和FO[PD]控制器)和分数阶PID控制器。最后,通过对交流伺服系统的多种控制器进行比较得出相应结论。智能控制器相比较,得出基于遗传算法的PID控制器要明显优于基于自适应模糊算法的PID控制器；分数阶积分控制器相比较,FOPI控制器综合性能要优于FO[PI]控制器；分数阶微分控制器相比较,FO[PD]控制器综合性能要优于FOPD控制器；分数阶控制器相比较,FOPID控制器和FO[PD]控制器综合性能要优于FOPI控制器；PID控制器相比较,分数阶PID控制器综合性能要优于基于遗传算法的PID控制器和基于自适应模糊算法的PID控制器,最终得出结论:FOPID控制器和FO[PD]控制器综合性能较优。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-12
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 控制策略方案  10
  1.4 论文的主要研究内容及章节安排  10-12
第2章分数阶微积分与控制器  12-20
  2.1 理论基础知识  12-15
    2.1.1 Grunwald-Letnikov定义  13-14
    2.1.2 分数阶微积分的性质  14-15
    2.1.3 分数阶微积分的拉普拉斯变换  15
    2.1.4 分数阶微积分的傅里叶变换  15
  2.2 分数阶控制器  15-18
    2.2.1 分数阶控制器概述  15-16
    2.2.2 分数阶控制器结构  16-17
    2.2.3 分数阶控制器的实现  17-18
  2.3 分数阶控制器参数整定  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第3章基于智能控制的交流伺服系统  20-27
  3.1 概述  20
  3.2 交流伺服系统  20-22
    3.2.1 交流伺服系统结构  20-22
    3.2.2 交流伺服系统的性能指标  22
  3.3 自适应模糊PID和基于遗传算法整定的PID控制器设计  22-26
    3.3.1 自适应模糊PID控制器设计  22-25
    3.3.2 基于遗传算法整定的PID控制器设计  25-26
  3.4 自适应模糊PID与GAPID控制器的仿真与分析  26
  3.5 本章小结  26-27
第4章基于分数阶控制的交流伺服系统  27-42
  4.1 分数阶比例积分控制器设计  27-32
    4.1.1 分数阶比例积分(FOPI)控制器参数整定  27-30
    4.1.2 分数阶比例积分(FO[PI])控制器参数整定  30-31
    4.1.3 FOPI和FO[PI]控制器的仿真与分析  31-32
  4.2 分数阶比例微分控制器设计  32-37
    4.2.1 分数阶比例微分(FOPD)控制器参数整定  33-34
    4.2.2 分数阶比例积分(FO[PD])控制器参数整定  34-36
    4.2.3 FOPD和FO[PD]控制器的仿真与分析  36-37
  4.3 分数阶PID控制器设计与多种控制器的比较  37-40
    4.3.1 分数阶比例积分微分(FOPID)控制器设计  37-39
    4.3.2 FOPID与FOPI,FO[PD]控制器的比较  39-40
    4.3.3 FOPID与模糊PID控制器,GAPID控制器的比较  40
  4.4 本章小结  40-42
第5章总结与展望  42-43
参考文献  43-45
致谢  45

交流伺服系统控制器的设计研究

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