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两惯量旋转系统振动抑制方法的研究

作　者: 李秋影
导　师: 李文
学　校: 大连交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: PID控制器 分数阶干扰观测器 NPIFC 带数字滤波的NPIFC
分类号: TP273.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着工业自动化水平的迅速提高,计算机在工业领域的广泛应用,人们对工业自动化的要求越来越高。众所周知,几乎任何一个实际控制系统都不可避免的会发生振动现象,振动产生了噪音,降低了设备的精确性和可靠性,这就要求研究出行之有效的控制方法来尽可能的减小振动现象。在传统控制领域中,PID控制器被广泛采用,它的特点是结构简单,适应性强。但是简单的PID控制往往不能达到令人满意的程度,尤其是对大滞后、慢时变、非线性等复杂系统。而且现在许多工业过程控制系统中,被控对象往往也存在着结构和参数的不确定性、纯滞后或非线性耦合等特性。所以,人们开始探讨用更智能的控制方法来改造传统控制。近几年来,随着非线性干扰观测器技术、传统控制与智能控制相结合技术逐渐成为研究热点。本文主要提出了以下两种控制方案:1、传统控制与智能控制相结合的控制方案:单神经元PI嵌入模糊控制查询表的控制方式。将传统控制与模糊、神经网络控制相结合,有机的弥补了各控制方式在控制方面的不足,以实现控制器性能的改善。2、非线性干扰观测器的控制方案:提供了一种处理未知干扰和非线性系统不确定性的有效方法,其优点是将外部干扰、非线性系统内部的不确定性和建模误差等统一看成系统的干扰,然后应用于干扰观测器进行估计。本文通过对两惯量旋转系统振动抑制方法的研究,完成了PID控制器、单神经元PI模糊控制器、带数字滤波器的单神经元PI模糊控制器和分数阶干扰观测器控制系统的建模、仿真及其振动抑制性能的比较。仿真结果表明上述提出的两种控制方案与传统的PID控制器相比,其快速性和稳定性都大大地得到了改善,其中,第二种控制方案的振动抑制性能为最优。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 引言  10-12
  1.2 课题研究的目的及意义  12
  1.3 本文的主要工作和内容安排  12-14
第二章 常规PID 控制器的设计及仿真  14-26
  2.1 建立被控对象的数学模型  14-17
    2.1.1 两惯量系统的数学模型  14-17
    2.1.2 对象模型离散化  17
  2.2 PID 控制概述  17-20
  2.3 PID 控制器设计思想  20-21
  2.4 基于PID 控制系统仿真  21-25
    2.4.1 基于VC++控制器的实现  22
    2.4.2 基于VC++曲线显示部分实现  22-25
    2.4.3 VC++仿真控制效果  25
  本章总结  25-26
第三章 NPIFC 控制器的设计及仿真  26-42
  3.1 NPIFC 控制器设计相关知识  26-31
    3.1.1 模糊控制理论的相关知识  27-29
    3.1.2 神经网络控制的相关知识  29-31
  3.2 NPIFC 控制器的设计方法  31-32
  3.3 NPIFC 控制器的设计  32-38
    3.3.1 基本模糊控制器的设计  32-34
    3.3.2 单神经元嵌入控制器的设计  34-38
  3.4 基于NPIFC 控制系统仿真  38-41
    3.4.1 基于VC++控制器的实现  38-39
    3.4.2 VC++仿真控制效果及其分析与比较  39-41
  本章小结  41-42
第四章 带数字滤波器的NPIFC 控制器设计及仿真  42-52
  4.1 数字滤波器概述  42-43
    4.1.1 数字滤波器的概念  43
    4.1.2 数字滤波器原理  43
  4.2 带数字滤波器的NPIFC 控制器设计  43-47
    4.2.1 数字滤波器的设计  44-45
    4.2.2 带数字滤波器的NPIFC 控制器实现  45-47
  4.3 带数字滤波器的NPIFC 控制系统仿真  47-50
    4.3.1 基于VC++控制器的实现  47-48
    4.3.2 VC++仿真控制效果及其分析与比较  48-50
  本章小结  50-52
第五章 分数阶干扰观测器的设计及仿真  52-67
  5.1 分数阶干扰观测器设计基础  52-56
    5.1.1 基本原理  52-54
    5.1.2 鲁棒性分析  54
    5.1.3 分数阶Q滤波器设计  54-56
  5.2 分数阶干扰观测器的设计及实现  56-62
    5.2.1 分数阶干扰观测器的设计  56-59
    5.2.2 分数阶干扰观测器的实现  59-62
  5.3 基于FO-DOB 控制系统仿真  62-66
    5.3.1 基于VC++控制器的实现  62-63
    5.3.2 被控对象实现  63-64
    5.3.3 VC++仿真控制效果及其分析与比较  64-66
  本章小结  66-67
第六章 结论  67-69
  6.1 论文总结  67-68
  6.2 今后研究工作展望  68-69
参考文献  69-71
攻读硕士学位期间发表的学术论文  71-72
致谢  72-73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 复合控制、复合控制系统
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