双电动缸起竖同步控制策略研究

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双电动缸同步伺服系统具有体积小、大负载、控制精度高、便于布局、响应速度快、便于维修等众多优点,因此在国防装备、航空航天和民用重工业等领域都有广泛的应用。但双电动缸同步伺服系统是一个复杂的非线性系统,它的非线性特性和模型不确定性直接影响着伺服系统控制性能,本文针对双电动缸同步伺服系统中存在的耦合扰动、参数不确定性、时变扰动和死区非线性等问题,展开了以下几个方面的研究工作:(1)介绍了双电动缸同步伺服系统的组成和工作原理,并分析计算了系统的主要参数。基于电动缸伺服系统非线性数学模型,综合考虑两个电动缸之间运动同步和负载力之间的关系,建立了基于力分配的双电动缸同步伺服系统数学模型,该模型更加准确地揭示了实际系统的物理特性,为后续高性能同步控制算法的研究奠定基础。(2)将传统PID控制与3种经典的同步控制方式相结合,通过对比基于PID控制器的同等同步方式、主从同步方式和交叉耦合同步方式仿真结果可知,基于PID控制器的交叉耦合同步方式具有更好的控制效果。(3)针对系统中存在的参数不确定性和时变扰动,设计自适应鲁棒控制方法来处理这两种不确定非线性对系统控制性能的影响;针对系统中非线性扰动的不可测量性,引入有限时间扩张状态观测器,结合自适应鲁棒控制方法,设计基于有限时间扩张状态观测器的自适应鲁棒控制方法,提高了双电动缸同步伺服系统的控制性能。(4)考虑机电伺服系统中广泛存在的死区问题,针对系统中存在的参数不确定性、死区和时变扰动这些非线性因素,设计一种基于神经网络补偿死区逆误差的自适应鲁棒控制方法,并证明该控制方法能够获得优良的渐进稳定性能。(5)以DSP28335芯片为核心处理器对控制器进行软硬件设计,将基于PID控制器的双缸同步控制算法移植到程序中进行实验验证。通过对比实验结果,验证了基于PID控制器的交叉耦合同步方式具有更好的同步控制效果。
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