雙級(jí)執(zhí)行器系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)科技產(chǎn)品的質(zhì)量和精度的要求也越來(lái)越高。由于雙級(jí)執(zhí)行器系統(tǒng)很好的解決了大行程與高精度二者之間的矛盾，得到了廣泛的應(yīng)用。
　　雙級(jí)執(zhí)行器系統(tǒng)中的第一級(jí)執(zhí)行器（粗調(diào)執(zhí)行器）有較大的行程范圍，但是沒(méi)有高的精度，且響應(yīng)速度慢;第二級(jí)執(zhí)行器（精調(diào)執(zhí)行器）只有小的行程范圍，但是有較高的精度，并有較快的響應(yīng)速度。兩級(jí)執(zhí)行器能夠用各自優(yōu)點(diǎn)來(lái)補(bǔ)償對(duì)方的缺點(diǎn)。因此雙級(jí)執(zhí)行器系統(tǒng)便有了大行程、高精度、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。

2、r>　　本文所討論的雙級(jí)執(zhí)行器系統(tǒng)的控制器結(jié)構(gòu)為解耦結(jié)構(gòu)，因此兩級(jí)執(zhí)行器可以單獨(dú)設(shè)計(jì)各自的控制器。本文兩級(jí)執(zhí)行器的控制器分別為增益最優(yōu)化的動(dòng)態(tài)阻尼近似時(shí)間最優(yōu)控制和基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制。
　　第一級(jí)執(zhí)行器的控制器為增益最優(yōu)化的動(dòng)態(tài)阻尼近似時(shí)間最優(yōu)控制。此控制器的控制算法是建立在近似時(shí)間最優(yōu)控制律的基礎(chǔ)上，用一個(gè)具有更好性能的控制律代替原先線性區(qū)的控制律，本文采用復(fù)合非線性反饋控制律來(lái)取代。但是復(fù)合非線反饋控制律中有一個(gè)

3、非線性增益，此增益會(huì)影響控制效果。本文采用粒子群優(yōu)化算法來(lái)優(yōu)化此增益，得到最優(yōu)值，使整個(gè)系統(tǒng)具有最優(yōu)的控制效果。
　　第二級(jí)執(zhí)行器的控制器為基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制。因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)具有非線性映射能力、擅于學(xué)習(xí)、高度自適應(yīng)能力、不需要要精確數(shù)學(xué)模型、具有將學(xué)習(xí)到的成果應(yīng)用于新知識(shí)的能力、具有較快的收斂。因此將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和PID控制器相結(jié)合可以自動(dòng)調(diào)整PID控制器的參數(shù)，使其達(dá)到最佳值，提高系統(tǒng)的控制效果。
　　由于第二級(jí)執(zhí)

4、行器一般采用壓電、磁致伸縮材料，因此第二級(jí)執(zhí)行器便會(huì)有遲滯特性，這樣遲滯特性便給控制效果帶來(lái)影響。本文采用Bouc-Wen模型來(lái)描述遲滯現(xiàn)象。為了消除遲滯特性對(duì)控制效果的影響，采用此遲滯反向相乘結(jié)構(gòu)來(lái)補(bǔ)償遲滯，從而消除遲滯特性，提高系統(tǒng)的控制效果。
　　本文對(duì)雙級(jí)執(zhí)行器系統(tǒng)中兩級(jí)執(zhí)行器的協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì)了一個(gè)協(xié)調(diào)因子，它可以有效的分配兩級(jí)執(zhí)行器的工作情況。當(dāng)系統(tǒng)誤差較大時(shí)，協(xié)調(diào)因子趨于零，第一級(jí)執(zhí)行器占主要作用;當(dāng)系統(tǒng)誤差較小時(shí)，協(xié)調(diào)