發(fā)布時間：2024-04-23 01:37

　　板球系統(tǒng)是一種典型的欠驅(qū)動系統(tǒng),其具有高階、非線性、強耦合、開環(huán)不穩(wěn)定等特性,幾乎包含了復(fù)雜系統(tǒng)的所有特征,是控制理論研究的理想實驗平臺。執(zhí)行機構(gòu)飽和在實際的控制系統(tǒng)中是普遍存在的,因此所有控制系統(tǒng)的輸入控制量是有限制的,板球系統(tǒng)也不例外。這些問題都為板球系統(tǒng)的控制帶來了困難。本文在對板球系統(tǒng)的運動控制研究中,考慮到執(zhí)行機構(gòu)動態(tài),根據(jù)直流電機的運動方程與齒輪傳動知識,建立了伺服系統(tǒng)數(shù)學模型,并結(jié)合拉格朗日方程建立了伺服系統(tǒng)+“板—球”系統(tǒng)的一體化模型,使控制變量及其約束范圍更為準確。針對系統(tǒng)中小球運動速度變量不可測的問題,本文在一體化模型簡化的基礎(chǔ)上設(shè)計了降維狀態(tài)觀測器,觀測系統(tǒng)中無法檢測的變量,為系統(tǒng)的控制帶來了便利。為實現(xiàn)板球系統(tǒng)的定點控制和軌跡跟蹤控制,對于非線性一體化模型,使用鏈式求導(dǎo)的方式設(shè)計了滑�？刂破�,實現(xiàn)了板球系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。為提高軌跡跟蹤控制中系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)時的性能,根據(jù)控制目標,使用微分平坦技術(shù)求出了系統(tǒng)的前饋控制量,并建立軌跡跟蹤偏差系統(tǒng),通過滾動LQR控制算法求出了偏差系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制量,實現(xiàn)了軌跡跟蹤的精準控制。對于板球系統(tǒng)存在的輸入受限問題,本文使用了徑向基(R...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1Quanser板球系統(tǒng)示意圖

第2章板球系統(tǒng)數(shù)學建模與觀測器設(shè)計7第2章板球系統(tǒng)數(shù)學建模與觀測器設(shè)計板球系統(tǒng)的運動過程比較復(fù)雜，但其運動機理比較明顯，符合運動學的一般規(guī)律，因此，廣大研究者一般都根據(jù)其運動規(guī)律，通過機理建模法建立板球系統(tǒng)數(shù)學模型。然而，在大多數(shù)仿真研究中，所建立的均是以平板旋轉(zhuǎn)角度和平板旋轉(zhuǎn)角....

圖2.2板球系統(tǒng)運動坐標圖

第2章板球系統(tǒng)數(shù)學建模與觀測器設(shè)計82.1.2“板-球”運動系統(tǒng)數(shù)學模型“板-球”系統(tǒng)指只考慮平板與小球，不考慮伺服傳動部分的運動系統(tǒng)。建立以平板中心點為原點的三維坐標系，“板-球”系統(tǒng)的運動模型如圖2.2所示，其中，以x、y代表小球在水平面兩個方向上的位移，、分別為為平板繞其對....

圖2.3x方向子系統(tǒng)受力圖

第2章板球系統(tǒng)數(shù)學建模與觀測器設(shè)計82.1.2“板-球”運動系統(tǒng)數(shù)學模型“板-球”系統(tǒng)指只考慮平板與小球，不考慮伺服傳動部分的運動系統(tǒng)。建立以平板中心點為原點的三維坐標系，“板-球”系統(tǒng)的運動模型如圖2.2所示，其中，以x、y代表小球在水平面兩個方向上的位移，、分別為為平板繞其對....

圖2.4SRV02直流伺服系統(tǒng)

第2章板球系統(tǒng)數(shù)學建模與觀測器設(shè)計12458xxx與148xxx忽略，將小球近似解耦為兩個完全相同的對稱的非線性子系統(tǒng)，如式（2.22）與式（2.23）所示。由此，可對根據(jù)兩個子系統(tǒng)模型分別獨立設(shè)計控制器，可以確定控制系統(tǒng)的“分布式”控制方案。12221433441(sin)xx....

本文編號：3962430