超声波电机的自适应控制研究

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超声波电机具有很多传统电磁电机无法比拟的优越性能,因而其研究受到广泛关注。超声波电机的广泛应用有赖于电机本体及其驱动控制系统整体性能的日益改善。由于超声波电机存在着严重非线性、时变性,使得高精度的速度控制难于实现,设计更为合理的运动控制策略是目前超声波电机控制领域研究的重点。  本论文采用驱动电压幅值作为控制量,在基于DSP和CPLD的H桥相移PWM驱动控制电路上进行超声波电机自适应控制策略的研究。在采用系统辨识方法得到超声波电机电压幅值-转速模型的基础上,针对超声波电机转速控制的非线性时变特点,将神经网络、模糊逻辑应用于超声波电机的PID转速控制,在线调节PID控制参数;设计了基于神经网络的行波超声波电机起动控制、模糊PID转速控制、基于模糊逻辑的模型参考PID转速控制三种算法。实验表明,系统具有较好的动态和稳态性能,转速跟踪性能优于良好整定的固定参数PID控制器。  随后,进一步设计了基于Lyapunov稳定性理论的超声波电机MRAC转速控制器。并根据超声波电机的控制特点,给出了自适应速率在线调节、微分前馈等措施以改善起始阶段的转速控制性能。实验表明:MRAC是超声波电机转速控制的一种有效方法,能够减弱电机非线性时变对控制性能的影响。
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