仿真轉臺電液伺服系統辨識與預測控制.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、仿真轉臺作為制導武器系統的重要試驗平臺,具有重要的經濟價值和戰(zhàn)略意義,尤其在國防領域中占有舉足輕重的地位。國內外對轉臺涉及的各項關鍵技術的研究都在不斷地深入,技術水平也在不斷地提高。電液位置伺服系統及其控制策略作為轉臺的關鍵技術,對轉臺性能指標有著極大的影響。采用液壓馬達作為驅動元件,并由此組成的電液位置伺服系統,是具有非線性特征的多輸入/多輸出系統。通過線性化處理并用線性控制方法雖然能夠滿足一定的性能要求,但這需要準確地知道系統各構成

2、部分的數據,建立數學模型來實現。而在系統元件參數不能準確確定時,就需要采用辨識方法建模及配置相應的控制策略來滿足性能要求。因此,根據轉臺電液位置伺服系統的特點,采用新的技術方法和手段,配置合適的控制策略,對仿真轉臺的研制與性能的提高具有十分重要的意義。
  在大量查閱國內外相關文獻的基礎上,本文綜述了國內外仿真轉臺的發(fā)展狀況,包括總體結構形式,驅動方式,設計方法,控制策略,以及新技術的綜合應用。同時也介紹了影響仿真轉臺主要性能的關

3、鍵技術及相關因素,并概述了轉臺電液位置伺服系統相關問題,控制策略及實現方法。
  本文以哈爾濱工業(yè)大學液壓實驗室的液壓馬達為驅動元件,組成電液位置伺服系統,結合LabVIEW的軟硬件集成開發(fā)環(huán)境和模型預測控制方法,對電液位置伺服系統辨識以及預測控制方法的應用進行了研究。
  通過建立單軸電液位置伺服系統模型,并對三階化處理的模型進行分析計算,依此作為辨識模型的比較依據。針對轉臺電液位置伺服系統存在非線性特征,在系統元件參數不

4、能準確確定時,建立系統控制模型存在不完備的問題。采用現代“虛擬儀器”技術,構造電液伺服系統的辨識系統。該系統能夠并行處理電液伺服系統在線辨識三要素(誤差評價、模型驗證、模型階的優(yōu)化),同時給出參數與非參數模型。提高了系統辨識過程的綜合性能,并可以較高的精度獲得系統的參數模型。辨識方法快捷準確,實驗模型能夠有效地為伺服系統預測控制設計提供依據。
  將模型預測控制MPC(ModelPredictiveControl)方法用于轉臺電液

5、位置伺服系統,充分發(fā)揮預測控制基于模型又不過份依賴模型的控制特點。解決電液伺服系統不確定因素對性能的影響。在介紹MPC基本原理,模型預測描述方法基礎上,為解決轉臺電液伺服系統響應速度問題,采用廣義線性前饋(GeneralizedLinearFeedForwardFilter)預測控制的算法,以較低階的濾波器模型精確地逼近系統。本文在理論分析的基礎上,將此應用于電液位置伺服系統的模型預測,驗證了GLFF低階逼近系統的優(yōu)勢。通過采用Lagu

6、erre核的GLFF網絡作為電液位置伺服系統的模型預測項組成MPC控制器,以電液位置伺服系統為控制對象,進行MPC控制器的分析、設計與仿真實驗,解決了控制精度與響應速度的統一協調問題。
  本文采用新的實驗技術方法作為電液位置伺服系統基礎實驗平臺。利用LabVIEW環(huán)境下的G語言+MATLAB的混合編程方法,充分發(fā)揮LabVIEW的硬件驅動及圖形顯示等底層函數功能,同時發(fā)揮MATLAB的控制算法功能,將兩者相結合,用于伺服系統的性

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