內容簡介
隨著許多大慣量大功率系統在工業中的廣泛套用,多電機驅動伺服系統受到越來越多的關注。多電機驅動是大慣量大功率伺服系統的主要動力提供方式,利用附加偏置力矩能夠有效消除齒隙非線性。《多電機驅動系統的同步與跟蹤控制》針對影響多電機伺服系統控制性能的諸多問題,如齒隙、摩擦、機械諧振、多電機同步、偏置力矩最佳化設計等,深入研究多電機驅動伺服系統的同步與跟蹤控制。《多電機驅動系統的同步與跟蹤控制》共分16章,主要內容分為兩大部分:**部分(第1~4章)介紹系統模型、齒隙補償、同步控制和機械諧振的抑制方法;第二部分(第5~16章)研究多電機伺服系統同步與跟蹤控制,包括分散式同步控制、自適應控制、動態面控制、滑模控制、保性能控制和切換控制等控制方案。
圖書目錄
目錄
前言
第1章 多電機驅動伺服系統數學模型 1
1.1 多電機驅動系統的構成 1
1.2 雙電機驅動系統的模型 3
1.3 齒隙模型 4
1.4 摩擦模型 8
1.5 四電機伺服系統的數學模型 11
1.6 n電機驅動系統的數學模型 12
1.7 廣義非線性級聯繫統的數學模型 13
參考文獻 15
第2章 基於偏置力矩的齒隙補償 18
2.1 分段偏置力矩 19
2.2 動態消隙控制 21
2.3 時變偏置力矩 23
2.4 基於預設性能的自適應偏置力矩 23
2.4.1 齒隙死區模型的逼近 24
2.4.2 偏置力矩的設計 26
參考文獻 30
第3章 多電機驅動伺服系統同步控制 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 基於速度差的非線性同步控制 35
3.5 含動態增益的同步控制 35
3.6 平均偏差耦契約步控制 36
3.7 基於廣義耦合誤差的同步控制 38
參考文獻 39
第4章 雙電機伺服系統的機械諧振抑制 41
4.1 伺服系統機械諧振 42
4.1.1 單電機驅動系統的二質量模型 42
4.1.2 雙電機系統機械諧振 44
4.2 基於擾動觀測器的諧振抑制 46
4.3 基於擴張狀態觀測器的諧振抑制 47
4.4 基於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網路濾波器 50
4.4.3 級聯陷波濾波器 51
參考文獻 52
第5章 基於神經網路觀測器的雙電機系統同步與跟蹤控制 55
5.1 雙電機伺服系統連續傳遞力矩描述 55
5.2 神經網路觀測器 56
5.3 具有時變偏置力矩的複合控制器設計 60
5.4 仿真結果與分析 65
參考文獻 68
第6章 雙電機伺服系統的魯棒自適應跟蹤控制 70
6.1 雙電機驅動系統的同步與偏置力矩設計 71
6.2 擴張狀態觀測器 73
6.3 自適應魯棒控制 73
6.4 系統性能分析 74
6.5 實驗結果 76
參考文獻 78
第7章 四電機伺服系統的神經網路動態面控制 81
7.1 系統描述 82
7.1.1 四電機伺服系統的動態方程 82
7.1.2 四電機伺服系統的狀態空間模型 82
7.1.3 回聲神經網路 82
7.2 動態面控制 84
7.2.1 連續混合微分器 84
7.2.2 改進的動態面控制器設計 84
7.3 基於預設性能偏置力矩的複合控制 88
7.4 仿真結果與分析 90
7.5 實驗結果 92
參考文獻 92
第8章 基於狀態觀測器的四電機系統自適應魯棒同步與跟蹤控制 94
8.1 系統模型 95
8.2 狀態觀測器 96
8.3 自適應魯棒控制器設計 99
8.3.1 自適應魯棒積分滑模跟蹤控制器 99
8.3.2 自適應魯棒同步控制器 100
8.4 穩定性分析 101
8.5 仿真結果 103
參考文獻 106
第9章 n電機系統平均偏差耦契約步與魯棒跟蹤控制 108
9.1 問題提出 109
9.2 基於K-濾波器的神經網路觀測器 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 仿真結果 120
參考文獻 124
第10章 n電機伺服系統的*優同步與串級跟蹤控制 126
10.1 電機子系統和負載子系統 127
10.2 性能指標的解耦 129
10.3 負載和電機子系統的觀測器設計 130
10.4 串級*優跟蹤控制 132
10.5 平均偏差耦合的*優同步控制 135
10.6 實驗結果 137
參考文獻 138
第11章 基於參數估計的n 電機級聯繫統同步與跟蹤控制 141
11.1 有限時間參數估計 142
11.2 驅動系統的期望位置信號 146
11.3 廣義耦合誤差 149
11.4 跟蹤與同步控制器的設計 150
11.5 仿真結果 155
參考文獻 159
第12章 切換控制策略下多驅動系統同步與跟蹤控制 162
12.1 帶LuGre摩擦模型的多驅動系統模型 163
12.2 連線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 仿真結果 175
參考文獻 178
第13章 基於擴張狀態觀測器的多驅動系統輸出反饋動態面控制 181
13.1 問題提出 182
13.1.1 多驅動機械系統 182
13.1.2 切比雪夫神經網路逼近器 182
13.1.3 控制目標 183
13.2 擴張狀態觀測器設計 184
13.3 自適應動態面控制 185
13.3.1 跟蹤微分器 185
13.3.2 自適應動態面控制器設計 185
13.4 實驗結果 188
參考文獻 189
第14章 多驅動系統的保性能魯棒預測控制 192
14.1 問題提出 193
14.2 複合控制 194
14.3 前饋控制器設計 194
14.4 *優保性能魯棒控制 199
14.5 仿真結果 201
參考文獻 204
第15章 多電機伺服系統控制與結構參數最佳化 207
15.1 系統描述 208
15.2 有限時間跟蹤控制器設計 209
15.3 控制與結構參數最佳化設計 210
15.3.1 目標函式設定 210
15.3.2 改進的引力搜尋算法 211
15.4 仿真結果 212
參考文獻 213
第16章 同步與跟蹤控制在實際系統中的套用 215
16.1 四電機系統實驗平台 215
16.1.1 硬體實驗平台 215
16.1.2 感測器和板卡 216
16.1.3 系統軟體 217
16.2 基於狀態觀測器的自適應魯棒同步與跟蹤控制 218
16.2.1 參數選取規則 218
16.2.2 實驗結果 218
16.3 平均偏差耦合的同步控制與魯棒跟蹤 222
16.4 基於參數估計的自適應跟蹤與同步級聯控制 223
16.4.1 參數選擇 223
16.4.2 參數辨識結果 223
16.4.3 跟蹤與同步級聯控制結果 224
16.5 保性能魯棒預測控制 227
參考文獻 229