带有抗积分饱和补偿的自抗扰控制器设计及其应用

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执行器饱和现象在实际工程系统中广泛存在,在控制器设计中通常假设执行机构为线性,当执行器存在约束时,执行器的输出信号与控制器输出信号不一致,使系统的动态性能降低,甚至导致系统不稳定。近些年来,自抗扰控制在研究与实际中得到了广泛的应用,并逐渐成为控制理论研究的一个重要方向。为了保证理想的系统性能,自抗扰控制器的参数通常选取的较大,控制信号也因此较大,容易受到执行器饱和的影响。使用自抗扰控制的天线伺服系统会由于执行器饱和的影响无法获得良好的性能,因此,对抗积分饱和补偿自抗扰控制进行研究具有重要的理论价值和实际意义。
  本文针对抗积分饱和补偿自抗扰控制进行研究,主要内容分为以下几个方面:
  首先,本文利用相对阶理论对被控对象进行分析,讨论了抗积分饱和补偿线性自抗扰控制器的设计方法,基于Lyapunov方法,采用线性矩阵不等式的形式给出了闭环系统的稳定性条件。
  其次,针对非线性自抗扰控制器设计抗积分饱和补偿器,通过对经典控制器中非线性项进行分析,设计了改进的自抗扰控制器,针对控制器设计了静态以及动态的抗积分饱和补偿,并给出了闭环系统的稳定性条件,仿真例子表明了结果的有效性。
  最后,对天线伺服控制系统进行了介绍与建模,将所设计抗积分饱和自抗扰控制算法成功应用于实际天线平台中,通过对比仿真和实验结果分析了系统的性能,验证了所设计控制器的有效性。
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