基于复合自适应律的直线电机自适应鲁棒控制
日期：2009-12-29 14:13:56 点击：
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1 引言(Introduction)
为提高控制系统的鲁棒性与输出跟踪性能, YAO 和TOMIZUKA提出了自适应鲁棒控制(ARC)[1;2]. 对 存在未知参数与不确定非线性的对象, ARC能保 证系统的全局稳定性, 并使输出误差在无外扰的 情况下渐近趋于零[2]. LI 和YAO把ARC应用于直 线电机的控制当中, 取得了良好的控制效果[3?5]. YUN和YAO对上述方法进行改进, 使得ARC能够运 用到输入受约束的系统当中[6]. 然而以上ARC的自 适应律只能保证参数估计值有界, 难以实现参数估 计值收敛于真值.
针对常规ARC参数估计值难以逼近真值的问题, 本文对其自适应律进行改进, 提出了基于复合自适 应律的自适应鲁棒控制(CAARC). 该方法能使参数 的估计值逼近真值, 从而能实现对系统运行状况与 故障的监测. 通过理论与仿真表明CAARC具有良好 的输出跟踪性能.
2 直线电机模型与问题描述(Linear motor model and problem formulation)
一般的无铁芯直线电机, 由于电流环的调节时间 很短[4], 故可忽略其电流动态特性. 本文采用的电机 模型如下[4]:
该模型考虑了摩擦与推力纹波的影响, 其中y为负载 位置, M为惯量负载与铁芯的总质量, Ff为摩擦力, Fr为推力纹波控制工程网版权所有, Fd为外部扰动. 工程上一般认为摩擦 力Ff与负载运动速度y_之间满足
其中: B为粘性摩擦系数; Ffn(y_)为摩擦力中的非线性项, 可表示为[7]
3 模型变换与假设条件(Model transformation and assumption)
为设计ARC, 需先对被控对象作一些假设, 并对 其模型进行变换. 由式(3)可知摩擦模型在x2 = 0处 不连续 而实际电机不能输出不连续推力, 故采用连 续函数1 Ffn逼近式(3), 其中
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为提高控制系统的鲁棒性与输出跟踪性能, YAO 和TOMIZUKA提出了自适应鲁棒控制(ARC)[1;2]. 对 存在未知参数与不确定非线性的对象, ARC能保 证系统的全局稳定性, 并使输出误差在无外扰的 情况下渐近趋于零[2]. LI 和YAO把ARC应用于直 线电机的控制当中, 取得了良好的控制效果[3?5]. YUN和YAO对上述方法进行改进, 使得ARC能够运 用到输入受约束的系统当中[6]. 然而以上ARC的自 适应律只能保证参数估计值有界, 难以实现参数估 计值收敛于真值.
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针对常规ARC参数估计值难以逼近真值的问题, 本文对其自适应律进行改进, 提出了基于复合自适 应律的自适应鲁棒控制(CAARC). 该方法能使参数 的估计值逼近真值, 从而能实现对系统运行状况与 故障的监测. 通过理论与仿真表明CAARC具有良好 的输出跟踪性能.
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2 直线电机模型与问题描述(Linear motor model and problem formulation)
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一般的无铁芯直线电机, 由于电流环的调节时间 很短[4], 故可忽略其电流动态特性. 本文采用的电机 模型如下[4]:
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该模型考虑了摩擦与推力纹波的影响, 其中y为负载 位置, M为惯量负载与铁芯的总质量, Ff为摩擦力, Fr为推力纹波控制工程网版权所有, Fd为外部扰动. 工程上一般认为摩擦 力Ff与负载运动速度y_之间满足
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其中: B为粘性摩擦系数; Ffn(y_)为摩擦力中的非线性项, 可表示为[7]
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3 模型变换与假设条件(Model transformation and assumption)
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为设计ARC, 需先对被控对象作一些假设, 并对 其模型进行变换. 由式(3)可知摩擦模型在x2 = 0处 不连续 而实际电机不能输出不连续推力, 故采用连 续函数1 Ffn逼近式(3), 其中
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