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一种改善无刷直流电机驱动系统速率平稳性的鲁棒重复控制方法(英文)

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中国电机工程学报 2005年第10期25卷 144-148页

作者：刘雨苏宝库曾鸣哈尔滨工业大学控制工程系黑龙江省哈尔滨市150001

该文提出一种鲁棒重复控制方法来提高无刷直流电机驱动的系统的速率平稳性。该方法综合了变结构控制率和重复控制率。变结构控制率可以有效地镇定系统,并保证误差收敛到一个较小的范围内,而重复控制率可以进一步消除稳态时存在的速率波... 详细信息

该文提出一种鲁棒重复控制方法来提高无刷直流电机驱动的系统的速率平稳性。该方法综合了变结构控制率和重复控制率。变结构控制率可以有效地镇定系统,并保证误差收敛到一个较小的范围内,而重复控制率可以进一步消除稳态时存在的速率波动。Lyapunov直接法证明了闭环系统的全局稳定性和跟踪误差的渐近收敛性。仿真结果表明,该鲁棒重复控制方法明显地改善了速率系统的平稳性。

关键词：无刷直流电机驱动系统速率平稳性鲁棒重复控制方法

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转台速率平稳性分析与研究

转台速率平稳性分析与研究

作者：赵振宇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

伴随航天、航空事业的发展，对测试和仿真的设备精度的要求愈来愈高。转台主要应用于惯性器件和惯性导航系统的测试与标定，评价转台整体性能的关键指标之一是其速率平稳性。然而转台速率平稳性常常受到摩擦力矩和齿槽力矩等因素的影响... 详细信息

伴随航天、航空事业的发展，对测试和仿真的设备精度的要求愈来愈高。转台主要应用于惯性器件和惯性导航系统的测试与标定，评价转台整体性能的关键指标之一是其速率平稳性。然而转台速率平稳性常常受到摩擦力矩和齿槽力矩等因素的影响，因此对这些因素进行分析与研究具有重要的理论意义和工程价值。本论文主要对速率平稳性的影响因素进行了深入的研究，主要研究内容包括：研究了转台系统的摩擦补偿方案。以某型号三轴转台为研究对象，首先采用LuGre模型对摩擦力矩进行描述，并对LuGre模型的参数进行了辨识;然后分析了摩擦力矩对转台运行的影响，并通过实验验证了转台低速运行时存在爬行现象;最后采用滑模控制方法对摩擦力矩进行补偿，提高了控制系统的速率平稳性。研究了转台系统的电机齿槽力矩抑制方案。首先在理论上分析了电机齿槽力矩对转台速率平稳性的影响，并通过实验验证了电机齿槽力矩对转台速率平稳性的影响和转台运行速度有关这一结论;然后采用了改进的重复控制方法对电机齿槽力矩进行抑制，并分析了重复控制器的性能，结果表明采用重复控制方法可以解决齿槽力矩的扰动问题。针对实际转台系统中建模误差和各项扰动耦合的问题，采用自适应模糊系统的方法对转台以及各项扰动进行建模，并设计了一种基于滑模控制和重复控制的综合控制方案。然后对此方案的稳态性能以及状态与输出的有界性进行了分析和仿真，结果表明此种控制方案可行。

关键词：速率平稳性综合控制滑模控制重复控制 LuGre模型辨识

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转台速率平稳性控制方法的研究

转台速率平稳性控制方法的研究

作者：崔亚超西安电子科技大学

学位级别：硕士

转台是一种高精度的测试和标定设备,在惯性仪表和惯导系统等设备中都有很重要的应用,因此转台的整体性能是衡量惯导测试和标定准确性和可信度的前提。转台速率平稳性是转台众多性能指标中的一项关键指标,天文望远镜、光电对抗设备等对... 详细信息

转台是一种高精度的测试和标定设备,在惯性仪表和惯导系统等设备中都有很重要的应用,因此转台的整体性能是衡量惯导测试和标定准确性和可信度的前提。转台速率平稳性是转台众多性能指标中的一项关键指标,天文望远镜、光电对抗设备等对其都有十分明确的要求,因此针对提高转台速率平稳性以及增强转台抗干扰能力的控制方法研究对于航空航天事业以及增强国防能力具有十分重要的意义。本文介绍了转台速率平稳性控制方法研究的背景和意义,总结了国内外学者专家在提高速率平稳性方面提出和应用的各种控制方法。以本实验室的单轴转台为研究对象对转台的软硬件系统进行了简要介绍,给出了影响转台速率平稳性的各种因素以及衡量转台速率平稳性的评价方法,对转台进行系统建模,为下文的MATLAB仿真与控制方法的抗干扰性研究奠定了基础。介绍了传统PID算法、模糊PID自整定控制算法和模糊滑模变结构控制算法的基本原理和控制器的设计流程。将影响转台速率平稳性的各种因素都视为外界扰动,分别设计了传统PID控制器、模糊PID自整定控制器以及模糊滑模变结构控制器,并且在不同干扰和系统参数改变的情况下进行了仿真研究,并对仿真结果进行了详细分析和讨论,证明了这三种控制方法对提高转台速率平稳性的有效性。将传统PID控制方法(位置式和增量式)、模糊PID控制方法以及模糊滑模变结构控制方法三种控制算法应用到实验室转台速率平稳性的控制上,最终通过实物控制证明了这三种控制方法对影响转台速率平稳性的因素有很好的抑制和补偿效果,并且能够使转台速率控制系统具有较强的抗干扰能力与鲁棒性。

关键词：速率平稳性转台 PID控制模糊PID控制滑模控制

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转台速率平稳性的研究

转台速率平稳性的研究

作者：赵美玲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

航空、航天与航海事业的发展程度体现着一个国家的科学技术水平;随着对三航的发展的高标准要求，也就要求惯性导航和制导系统提出了更高精度的要求标准，这也就对转台系统的工作精度和性能要求也越来越高。转台是标定和模拟惯导系统的... 详细信息

航空、航天与航海事业的发展程度体现着一个国家的科学技术水平;随着对三航的发展的高标准要求，也就要求惯性导航和制导系统提出了更高精度的要求标准，这也就对转台系统的工作精度和性能要求也越来越高。转台是标定和模拟惯导系统的关键设备，其整体性能的好坏决定了测试和标定的可信度与否。衡量转台整体性能的一项关键指标就是转台的速率特性（速率精度和速率平稳性）。而摩擦力矩、电机齿槽力矩波动、电磁干扰等因素的影响其速率平稳性的好坏。因此，从控制补偿的方向着手，削弱或消除这些因素对转台的影响，从而实现转台整体性能的提高，这将对三航事业的发展有着重要的价值。本文首先介绍了转台控制系统，重点分析与研究了摩擦力矩和齿槽力矩这两大影响转台速率平稳性的主要因素，并分析研讨了摩擦力矩的补偿和齿槽力矩波动抑制的许多控制方法。介绍了转台控制系统速率平稳性和速率精度的评估方法，及影响转台系统性能的三种主要因素。并针对最主要影响因素摩擦力矩和齿槽力矩进行分析，研讨其成因和会对转台速率平稳性造成的影响。针对摩擦力矩扰动，深入分析了其产生的机理和对转台运行的影响。分别从传统PID的控制方法、基于固定摩擦模型补偿的控制方法和MRAC补偿这几种方法对摩擦力矩进行补偿控制。转台在MRAC补偿后，选取合适的控制律参数，从而达到在线实时补偿。并通过Lyapunov稳定性分析系统的稳定性。针对齿槽力矩波动，深入分析了其成因和对转台运行的影响。利用CMAC在线实时性和重复控制对周期性波动有效抑制的特点，选用一种基于重复控制与CMAC的PID复合控制方案。对转台控制系统的软硬件进行设计。介绍测角单元、控制器设计、控制软件的结构设计和运行平台的选择。

关键词：速率平稳性转台伺服系统 MRAC CMAC 重复控制软硬件设计

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高精度转台速率平稳性问题研究

高精度转台速率平稳性问题研究

作者：陆旻哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高精度测试转台是惯导系统和惯性仪表测试和标定的主要设备,其性能的优劣直接关联到惯导系统和惯性仪表的精度和可靠性。转台的速率特性(包括速率精度和速率平稳性)是衡量转台性能的重要指标,然而其速率平稳性的提高受到电磁力矩波动、... 详细信息

高精度测试转台是惯导系统和惯性仪表测试和标定的主要设备,其性能的优劣直接关联到惯导系统和惯性仪表的精度和可靠性。转台的速率特性(包括速率精度和速率平稳性)是衡量转台性能的重要指标,然而其速率平稳性的提高受到电磁力矩波动、摩擦、中断信号等因素的影响。因此,从控制的角度出发,克服这些因素的影响从而达到提高转台性能的目的具有很重要的理论意义和工程价值。本文首先介绍了国内外转台发展现状,着重分析了关于影响转台速率平稳性两个主要因素,即电磁力矩波动和摩擦,并研究了关于电磁力矩波动抑制和摩擦补偿的许多方法。针对电磁力矩波动,深入分析了其成因及对转台速率平稳性的影响。基于内模原理能有效抑制周期性扰动的特点,采用了改进型离散重复控制的抑制方法,与转台PID控制组成复合控制。结合控制系统极点分布理论,给出了重复控制增益最优值选取方法,提升系统性能。针对摩擦扰动,在深入分析其机理的基础上,基于库伦和LuGre两种摩擦模型,分别采用了模型参考自适应和自校正两种摩擦补偿方案。加入摩擦补偿的转台控制系统能在线辨识摩擦模型参数来进行实时补偿,并由李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性。由转台控制系统的实时性要求可知,RTX中断的精确程度会对转台的速率特性产生影响。首先从中断信号的偏差和波动两个角度展开研究,在理论上推导论证了中断信号的偏差和波动对转台速率性能的影响程度,并通过实际系统的数据进行了定量分析。最后以实验室现有转台为研究对象,从工程角度出发,针对电磁力矩波动和摩擦扰动这两个因素,分别采用了巴特沃斯数字陷波滤波器和高频震颤的设计方案来提高转台的性能,并基于Windows+RTX平台来完成控制软件的实现和实验。

关键词：速率平稳性重复控制自适应控制 RTX中断数字陷波滤波器高频震颤

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电机齿槽力矩对转台速率平稳性的影响分析

黑龙江自动化技术与应用 1995年第4期14卷 59-62页

作者：曾庆双孙群学张廷录哈尔滨工业大学

本文针对高精度转台控制系统,分析下电机齿槽效应对其速率平稳性的影响,提出用(?)型系统来改善电机齿槽效应对速率平稳性的影响。

关键词：电机齿槽力矩转台速率平稳性

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迭代学习控制提高速率平稳性的研究

黑龙江自动化技术与应用 1998年第3期17卷 24-27页

作者：李秋明穆怀宇冯汝鹏哈尔滨工业大学

带有惯性敏感元件的新型陀螺测试转台系统建模

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中国惯性技术学报 2013年第6期21卷 834-839页

作者：杨亚非张翔哈尔滨工业大学控制与仿真中心哈尔滨150080

针对国内现有陀螺测试转台利用测角元件测量转台平均角速率致使角速率测试与控制精度不高的问题,提出利用惯性敏感元件测量转台的瞬时角速率,并通过瞬时角速率的反馈与控制来提高转台的速率精度和速率平稳性,探讨了这种带有惯性敏感元... 详细信息

针对国内现有陀螺测试转台利用测角元件测量转台平均角速率致使角速率测试与控制精度不高的问题,提出利用惯性敏感元件测量转台的瞬时角速率,并通过瞬时角速率的反馈与控制来提高转台的速率精度和速率平稳性,探讨了这种带有惯性敏感元件的新型转台的工作原理和结构组成,建立了转台主轴系统的动力学模型,通过模型验证了实现新型转台的可行性。最后,结合建模过程和所得模型指出,相对传统转台,新型转台尺寸小、重量轻、功耗低,有利于转速的快速提升和稳定,更适宜于陀螺仪表的动态测试。

关键词：陀螺仪表瞬时角速率速率精度速率平稳性动力学模型

带有惯性敏感元件的新型陀螺测试转台系统控制器设计

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中国惯性技术学报 2014年第1期12卷 135-140页

作者：杨亚非张翔哈尔滨工业大学控制与仿真中心哈尔滨150080

传统原理的陀螺测试转台使用测角元件测量转台的角速率,其精度与所选的角度(或时间)间隔关系极大,即使综合使用各种控制方法也难以达到理想的速率精度和速率平稳性。提出一种新的测速原理,将惯性敏感元件引入转台测试系统测量瞬时角速率... 详细信息

传统原理的陀螺测试转台使用测角元件测量转台的角速率,其精度与所选的角度(或时间)间隔关系极大,即使综合使用各种控制方法也难以达到理想的速率精度和速率平稳性。提出一种新的测速原理,将惯性敏感元件引入转台测试系统测量瞬时角速率,瞬时速率能够很好地反映速率精度和速率平稳性,通过反馈与控制瞬时角速率信息提高转台的速率精度和速率平稳性。探讨了带有惯性敏感元件的新型转台的控制系统组成,进行控制系统设计时,将闭环系统按功能划分成测量回路和稳定回路,并运用数字控制解决控制器综合问题,使用Matlab软件分析系统主要变量响应过程。最后,由控制器设计过程和所得模型分析结果证实,相对传统转台,新型转台的数字控制系统具有较高鲁棒性,响应时间缩短为0.15 s,更适宜于陀螺仪表的动态测试。

关键词：陀螺仪表瞬时角速率速率精度速率平稳性控制器综合