工業(yè)生產過程中存在重復作業(yè),同時受到運行參數(shù)變化和量測噪聲等非重復、不確定干擾的動態(tài)行為。單純考慮系統(tǒng)重復性或者不確定干擾的常規(guī)控制方法越來越難以滿足人們對于產品品質日益增長的要求。針對這種重復性特征和不確定因素并存的工業(yè)生產狀況,研究探索適用重復系統(tǒng)的自動控制理論與方法,對于提高工業(yè)自動化水平具有重要的實際應用價值。本文依據(jù)重復控制方法對周期信號的跟蹤能力,結合滑模控制對于系統(tǒng)不確定性的壓制能力進行離散滑模重復控制器的設計,進一步將滑模面縮小至原點,討論直接控制跟蹤誤差收斂至原點的誤差動態(tài)重復控制器設計方法。主要工作和成果如下:1.針對存在周期性干擾的重復系統(tǒng)跟蹤控制問題,提出一種重復系統(tǒng)的離散滑�？刂品椒�,分析了不同干擾上界時指數(shù)趨近律的收斂特性,包括單調收斂域、絕對收斂層、準滑模帶寬和收斂時間。進一步分析討論了離散冪次趨近律、改進趨近律的趨近過程和有界干擾時的系統(tǒng)收斂性能,并給出典型冪次參數(shù)取值時趨近律的單調收斂域、絕對收斂層和準滑模帶邊界,解決了重復系統(tǒng)周期性干擾的抑制問題。2.提出一種非切換趨近律用于狀態(tài)反饋積分滑模重復控制器設計以解決一類重復系統(tǒng)的跟蹤控制問題。根據(jù)最優(yōu)控制理論設計反饋增益矩陣以避免高增益反饋帶來的不合理控制量,進一步分析討論了離散系統(tǒng)取樣周期對切換函數(shù)和跟蹤誤差穩(wěn)態(tài)性能的影響,并通過伺服電機跟蹤控制仿真實驗進行了驗證。3.考慮實際執(zhí)行器輸出控制量及其變化速率受功率和運動部件慣性限制的客觀因素,提出一種變速誤差吸引律,由此導出誤差動態(tài)用于重復控制器設計。分析了吸引律參數(shù)選取與控制量大小及變化速率的關系,推導了誤差收斂時間、有界干擾作用下的系統(tǒng)收斂性能。數(shù)值仿真和電機實驗表明,基于變速吸引律的重復控制器使得控制量及其變化速率受吸引律參數(shù)約束,有利于實際執(zhí)行器的運行和系統(tǒng)的穩(wěn)定。4.針對跟蹤誤差提出一種非切換的離散吸引律。設計了含干擾補償?shù)闹貜涂刂破?用于不確定離散系統(tǒng)對于周期參考信號的跟蹤控制。分析討論了誤差吸引律的單調收斂性、收斂時間和誤差動態(tài)補償方法,進一步推導了有界干擾下不確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差帶。分別通過永磁同步電機跟蹤控制的仿真和實驗對理論分析結果進行了驗證。5.針對一類具有分數(shù)周期對稱特性運行軌跡的重復系統(tǒng),利用系統(tǒng)軌跡的時域對稱性設計分數(shù)周期重復控制器,能夠降低系統(tǒng)響應時間,減少控制器內存占用量。為評估系統(tǒng)跟蹤性能,分析了正弦切換吸引律的單調收斂性,討論了吸引律切換邊界和切換步長對于跟蹤系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。6.引入RBF神經(jīng)網(wǎng)絡用于解決一類具有模型不確定性重復系統(tǒng)的跟蹤控制問題。設計了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡控制器與RBFR控制器,分析表明設計的控制器使得系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)收斂。永磁同步電機速度跟蹤控制仿真驗證了設計工作的有效性。
【學位單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP273
【部分圖文】：

圖 1-1 研究內容的組織結構結了當前研究面臨的機遇與挑戰(zhàn)；最后，概括了論一種適用于離散時間系統(tǒng)的滑模重復控制策略用于制問題。針對含有界干擾的重復系統(tǒng)，首先推導了單步導出了準滑模帶寬，然后分析了趨近運動的到達態(tài)性能的理論分析結果。次趨近律給出含干擾抑制措施的切換函數(shù)動態(tài)用于的跟蹤控制問題。首先推導了單調遞減區(qū)、絕對收斂到達時間，然后討論了在含干擾抑制措施的滑模性能。針對幾種常用取值的冪次參數(shù)，給出了三個

圖 3-2 冪次趨近律的跟蹤性能變化趨勢M sSk 時， kk(1 )s s，結合(3-3)可得 01 k s ，不滿足(2-2當 0Ms S k時， kk(1 )s s。又因為 kk(1 )s s恒小。同理可得，當MsSk 時 01 kk s s。綜上所述有MDRM S。A sSk 時， kk( 2 )s s，結合(3-3)可得kks s 1，不滿足(2。當 0As S k時， kk( 2 )s s。又因為 kk(1 )s s恒小于ks。同理可得，當AsSk 時kkks s s 1。綜上所述有ACL ()(1)sgn()skkkkfssss ，則 ()1sgn()1skkkfsss 中 1110,0ks

1ln,11,1ACLACLACLACLACLACL1 ks 3.5 給出了表征系統(tǒng)收斂性能的三個邊界解析式，為改進趨近律的實際翼飛行器控制器設計翼飛行器是一種四個螺旋動力機構以十字交叉、同一平面固定排列的構簡單、操控靈活、體積小、成本低，易于實現(xiàn)無人駕駛、定點懸停，近年來在民用和軍事等多個領域得到了廣泛應用。四旋翼飛行器由個自由度，是典型的欠驅動、非線性、強耦合的多輸入多輸出系統(tǒng)。)設計滑�？刂破髦貜陀糜谒男盹w行器的軌跡跟蹤控制。
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