多電機驅(qū)動系統(tǒng)的同步與跟蹤控制

目錄
前言
第1章 多電機驅(qū)動伺服系統(tǒng)數(shù)學模型 1
1.1 多電機驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成 1
1.2 雙電機驅(qū)動系統(tǒng)的模型 3
1.3 齒隙模型 4
1.4 摩擦模型 8
1.5 四電機伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型 11
1.6 n電機驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學模型 12
1.7 廣義非線性級聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)學模型 13
參考文獻 15
第2章 基于偏置力矩的齒隙補償 18
2.1 分段偏置力矩 19
2.2 動態(tài)消隙控制 21
2.3 時變偏置力矩 23
2.4 基于預設(shè)性能的自適應(yīng)偏置力矩 23
2.4.1 齒隙死區(qū)模型的逼近 24
2.4.2 偏置力矩的設(shè)計 26
參考文獻 30
第3章 多電機驅(qū)動伺服系統(tǒng)同步控制 32
3.1 和速負反饋同步控制 33
3.2 間接差速負反饋同步控制 34
3.3 直接差速負反饋同步控制 34
3.4 基于速度差的非線性同步控制 35
3.5 含動態(tài)增益的同步控制 35
3.6 平均偏差耦合同步控制 36
3.7 基于廣義耦合誤差的同步控制 38
參考文獻 39
第4章 雙電機伺服系統(tǒng)的機械諧振抑制 41
4.1 伺服系統(tǒng)機械諧振 42
4.1.1 單電機驅(qū)動系統(tǒng)的二質(zhì)量模型 42
4.1.2 雙電機系統(tǒng)機械諧振 44
4.2 基于擾動觀測器的諧振抑制 46
4.3 基于擴張狀態(tài)觀測器的諧振抑制 47
4.4 基于陷波濾波器的諧振抑制 48
4.4.1 改進陷波濾波器 48
4.4.2 改進雙T網(wǎng)絡(luò)濾波器 50
4.4.3 級聯(lián)陷波濾波器 51
參考文獻 52
第5章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測器的雙電機系統(tǒng)同步與跟蹤控制 55
5.1 雙電機伺服系統(tǒng)連續(xù)傳遞力矩描述 55
5.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測器 56
5.3 具有時變偏置力矩的復合控制器設(shè)計 60
5.4 仿真結(jié)果與分析 65
參考文獻 68
第6章 雙電機伺服系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)跟蹤控制 70
6.1 雙電機驅(qū)動系統(tǒng)的同步與偏置力矩設(shè)計 71
6.2 擴張狀態(tài)觀測器 73
6.3 自適應(yīng)魯棒控制 73
6.4 系統(tǒng)性能分析 74
6.5 實驗結(jié)果 76
參考文獻 78
第7章 四電機伺服系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)面控制 81
7.1 系統(tǒng)描述 82
7.1.1 四電機伺服系統(tǒng)的動態(tài)方程 82
7.1.2 四電機伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型 82
7.1.3 回聲神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 82
7.2 動態(tài)面控制 84
7.2.1 連續(xù)混合微分器 84
7.2.2 改進的動態(tài)面控制器設(shè)計 84
7.3 基于預設(shè)性能偏置力矩的復合控制 88
7.4 仿真結(jié)果與分析 90
7.5 實驗結(jié)果 92
參考文獻 92
第8章 基于狀態(tài)觀測器的四電機系統(tǒng)自適應(yīng)魯棒同步與跟蹤控制 94
8.1 系統(tǒng)模型 95
8.2 狀態(tài)觀測器 96
8.3 自適應(yīng)魯棒控制器設(shè)計 99
8.3.1 自適應(yīng)魯棒積分滑模跟蹤控制器 99
8.3.2 自適應(yīng)魯棒同步控制器 100
8.4 穩(wěn)定性分析 101
8.5 仿真結(jié)果 103
參考文獻 106
第9章 n電機系統(tǒng)平均偏差耦合同步與魯棒跟蹤控制 108
9.1 問題提出 109
9.2 基于K-濾波器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測器 110
9.3 魯棒跟蹤控制器 111
9.4 平均偏差耦合的同步控制 116
9.5 仿真結(jié)果 120
參考文獻 124
第10章 n電機伺服系統(tǒng)的最優(yōu)同步與串級跟蹤控制 126
10.1 電機子系統(tǒng)和負載子系統(tǒng) 127
10.2 性能指標的解耦 129
10.3 負載和電機子系統(tǒng)的觀測器設(shè)計 130
10.4 串級最優(yōu)跟蹤控制 132
10.5 平均偏差耦合的最優(yōu)同步控制 135
10.6 實驗結(jié)果 137
參考文獻 138
第11章 基于參數(shù)估計的n 電機級聯(lián)系統(tǒng)同步與跟蹤控制 141
11.1 有限時間參數(shù)估計 142
11.2 驅(qū)動系統(tǒng)的期望位置信號 146
11.3 廣義耦合誤差 149
11.4 跟蹤與同步控制器的設(shè)計 150
11.5 仿真結(jié)果 155
參考文獻 159
第12章 切換控制策略下多驅(qū)動系統(tǒng)同步與跟蹤控制 162
12.1 帶LuGre摩擦模型的多驅(qū)動系統(tǒng)模型 163
12.2 連接模式下同步與跟蹤控制 164
12.3 齒隙模式下的魯棒控制 172
12.4 兩種模式間的切換 175
12.5 仿真結(jié)果 175
參考文獻 178
第13章 基于擴張狀態(tài)觀測器的多驅(qū)動系統(tǒng)輸出反饋動態(tài)面控制 181
13.1 問題提出 182
13.1.1 多驅(qū)動機械系統(tǒng) 182
13.1.2 切比雪夫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近器 182
13.1.3 控制目標 183
13.2 擴張狀態(tài)觀測器設(shè)計 184
13.3 自適應(yīng)動態(tài)面控制 185
13.3.1 跟蹤微分器 185
13.3.2 自適應(yīng)動態(tài)面控制器設(shè)計 185
13.4 實驗結(jié)果 188
參考文獻 189
第14章 多驅(qū)動系統(tǒng)的保性能魯棒預測控制 192
14.1 問題提出 193
14.2 復合控制 194
14.3 前饋控制器設(shè)計 194
14.4 最優(yōu)保性能魯棒控制 199
14.5 仿真結(jié)果 201
參考文獻 204
第15章 多電機伺服系統(tǒng)控制與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化 207
15.1 系統(tǒng)描述 208
15.2 有限時間跟蹤控制器設(shè)計 209
15.3 控制與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 210
15.3.1 目標函數(shù)設(shè)定 210
15.3.2 改進的引力搜索算法 211
15.4 仿真結(jié)果 212
參考文獻 213
第16章 同步與跟蹤控制在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用 215
16.1 四電機系統(tǒng)實驗平臺 215
16.1.1 硬件實驗平臺 215
16.1.2 傳感器和板卡 216
16.1.3 系統(tǒng)軟件 217
16.2 基于狀態(tài)觀測器的自適應(yīng)魯棒同步與跟蹤控制 218
16.2.1 參數(shù)選取規(guī)則 218
16.2.2 實驗結(jié)果 218
16.3 平均偏差耦合的同步控制與魯棒跟蹤 222
16.4 基于參數(shù)估計的自適應(yīng)跟蹤與同步級聯(lián)控制 223
16.4.1 參數(shù)選擇 223
16.4.2 參數(shù)辨識結(jié)果 223
16.4.3 跟蹤與同步級聯(lián)控制結(jié)果 224
16.5 保性能魯棒預測控制 227
參考文獻 229