電動(dòng)負(fù)載模擬器是在地面上對(duì)飛行器舵系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試和飛行控制半物理仿真試驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)備。針對(duì)系統(tǒng)的強(qiáng)耦合特性和非線性特性,本文提出將自抗擾控制技術(shù)(ADRC)引入到負(fù)載模擬器控制系統(tǒng)中,ADRC的最大優(yōu)勢(shì)在于它不依賴(lài)于系統(tǒng)的精確模型,通過(guò)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)估計(jì)“總和擾動(dòng)”并通過(guò)反饋通道進(jìn)行補(bǔ)償,從而保證良好的抗干擾性能。因此本課題以電動(dòng)負(fù)載模擬器為研究對(duì)象,引入自抗擾控制技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)并針對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行探究。首先,給出了ESO的參數(shù)確定方法。通過(guò)推導(dǎo)擴(kuò)張狀態(tài)與待觀測(cè)的擾動(dòng)之間的傳遞關(guān)系,比較ESO與低通濾波器性能的等價(jià)性,并采用切比雪夫低通濾波器對(duì)線性ESO進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì),給出具體的整定步驟以及優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程;然后通過(guò)推導(dǎo)非線性ESO漸近穩(wěn)定的約束條件,證明該方法也適用于非線性系統(tǒng)。然后,分析增益參數(shù)b_0對(duì)ADRC控制性能的影響,并給出該參數(shù)估計(jì)方法。將控制增益的不確定性作為系統(tǒng)的擾動(dòng)值,推導(dǎo)自抗擾控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù),根據(jù)Routh穩(wěn)定判據(jù),給出閉環(huán)穩(wěn)定下b_0的取值范圍,通過(guò)分析b_0取不同值時(shí)閉環(huán)系統(tǒng)的幅頻特性的變化,給出了基于頻域最優(yōu)參數(shù)估計(jì)算法的b_0辨識(shí)方法。最后,完成負(fù)載模擬器自抗擾控制器設(shè)計(jì)。給出了ADRC參數(shù)的確定方法,給出了關(guān)鍵性能指標(biāo)的仿真結(jié)果。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：V216.8
【部分圖文】：

具有預(yù)測(cè)的特性。與此同時(shí) ADRC 的關(guān)鍵組成部分：跟蹤微分器 T狀態(tài)誤差反饋律剛好可以很好的解決前面提到的傳統(tǒng) PID 控制策題，能夠更好的適應(yīng)日益增長(zhǎng)的控制品質(zhì)要求。ADRC 還提出了“概念，其中包括外部和內(nèi)部擾動(dòng)。外擾即造成系統(tǒng)期望偏移的外部即系統(tǒng)自身的不確定部分，在 ADRC 中,它們統(tǒng)稱(chēng)為總和擾動(dòng)，不分，觀測(cè)出來(lái)之后會(huì)進(jìn)行統(tǒng)一處理。ADRC 中用來(lái)專(zhuān)門(mén)估計(jì)總和擾ESO，這也是 ADRC 中最核心的部分，首次提出擴(kuò)張狀態(tài)的概念估計(jì)系統(tǒng)的總和擾動(dòng)，從而大大提升抗擾性能。自抗擾控制技術(shù)是韓京清教對(duì)經(jīng)典調(diào)節(jié)理論和現(xiàn)代控制理論不斷后的創(chuàng)新成果，他提出將系統(tǒng)補(bǔ)償為標(biāo)準(zhǔn)模型即簡(jiǎn)單的積分串聯(lián)型準(zhǔn)積分串聯(lián)型相差的部分（包括內(nèi)部不確定性和外部擾動(dòng)）被認(rèn)為，并且用 ESO 進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)到的擾動(dòng)通過(guò)反饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)進(jìn)行消到簡(jiǎn)化控制器設(shè)計(jì)的目的。并且自抗擾是一種主動(dòng)抗擾的方法，這的思想從根本上優(yōu)于 PID 控制器，能夠克服傳統(tǒng) PID 的缺陷，獲制品質(zhì)。根據(jù)上述思想，ADRC 的基本框架如圖 2-1。

所以在選取 的值時(shí)應(yīng)注意在保證跟蹤信號(hào)準(zhǔn)確快速的同時(shí)，應(yīng)避免 過(guò)大導(dǎo)致微分信號(hào)高頻振蕩。同時(shí)，圖2-3 中將 TD 輸出信號(hào)與設(shè)定的輸入信號(hào)進(jìn)行比較，可以看出 TD 具有安排過(guò)渡過(guò)程的作用。

0固 定0r = 1 0 0 不0 變 ， 對(duì) 輸 入 信 號(hào) 加 入 噪 聲 信 號(hào) ， 給 定 輸 入 sin(4 t ) n( t )， n( t )為3 33 10 3 10 上均勻分布的白噪聲，分.001, 0.01, 0，.1 噪聲處理效果如圖 2-5。圖 2-6 為在有噪聲的情況下分器微分信號(hào)與跟蹤微分器微分信號(hào)的對(duì)比曲線。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2845609