基于鲁棒方法的被动式力矩伺服控制系统设计

作     者：侯圣睿 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贺风华

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：负载模拟器 鲁棒控制器 多余力矩 前馈补偿 H_∞混合灵敏度 

摘      要：被动式力矩伺服系统，是模拟飞行器舵机在空气中所受铰链力矩的一种地面半实物仿真系统。随着科技发展，对被动式力矩伺服系统的加载精度等性能指标要求，在不断提高。本文以某电动舵机被动式力矩伺服系统为背景，基于鲁棒方法研究了被动式力矩伺服控制系统设计方法。 首先，对被动式力矩伺服系统的研究现状进行了综述，总结了系统性能的主要影响因素，以及前人采用的控制方法优缺点。 其次，在系统机理分析的基础上，建立了被动式力矩伺服系统的模型，并分析了被动式力矩伺服系统带有的非线性因素。 再次，分析了影响被动式力矩伺服系统性能的主要因素，说明了多余力矩、死区特性、扭矩传感器测量误差和舵机参数不确定性对系统性能的影响。 最后，在系统模型分析的基础上，基于H∞混合灵敏度方法，首先采用前馈补偿方法抑制多余力矩;然后采用死区逆补偿方法抑制齿隙死区非线性，从而改善被控对象模型;最后针对补偿后，带有舵机参数不确定性的线性系统，设计鲁棒控制器，以镇定系统，获得鲁棒稳定性，并通过仿真说明了所提出的方法的有效性。