基于多項(xiàng)式法低階控制器設(shè)計(jì).pdf

1、本文闡述了一個(gè)名為“多項(xiàng)式法”的獨(dú)特控制方法以及它在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用。作為一種面向閉環(huán)響應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，多項(xiàng)式法在低階控制器的設(shè)計(jì)上具有普遍性和有效性。
　　多項(xiàng)式法是經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制以外的另一種控制方法。從19世紀(jì)末勞斯穩(wěn)定判據(jù)的提出開始，特征多項(xiàng)式的系數(shù)開始被關(guān)聯(lián)到系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)上。在過(guò)去的幾十年里，越來(lái)越多的研究者開始注意到多項(xiàng)式法的優(yōu)點(diǎn)。它擁有很明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)。并且，所有控制參數(shù)有著明確的物理含義。因而，在控制器設(shè)計(jì)過(guò)程

2、中，它可以在多個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)中，很方便的得到一個(gè)好的平衡。
　　通過(guò)過(guò)往的研究，多項(xiàng)式法的理論基礎(chǔ)逐漸形成。但是，和發(fā)展很成熟的經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制相比，多項(xiàng)式法的理論研究還處在初級(jí)階段。為了拓展它的應(yīng)用，本文作者認(rèn)為理論方面的進(jìn)一步闡明和推進(jìn)是很重要的。
　　具體來(lái)說(shuō)，在本文中，為了首先得到特征比標(biāo)準(zhǔn)賦值表[2.5，2，2…]，作者給出了詳細(xì)的推導(dǎo)過(guò)程。接下來(lái)，對(duì)全極點(diǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定性和魯棒性的討論，證實(shí)了低階特征比對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)有著更強(qiáng)

3、烈的影響。在多項(xiàng)式法中，為了解決零極點(diǎn)交互問題，作者提出了一個(gè)叫做“漸近波特圖”的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間常數(shù)調(diào)整。為了展示多項(xiàng)式法在實(shí)際控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，作者選擇了“雙慣性系統(tǒng)振動(dòng)控制”這個(gè)很有代表性的實(shí)例。在接下來(lái)的章節(jié)中，作者提出了兩種單輸入單輸出控制（PID，諧振比控制）和兩種多輸入多輸出控制（慣性比控制，基于狀態(tài)空間控制），并通過(guò)多項(xiàng)式法給出設(shè)計(jì)。所有的控制設(shè)計(jì)都通過(guò)了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于有著高慣性比的

4、雙慣性系統(tǒng)，因?yàn)榱銟O點(diǎn)相消，單輸入單輸出控制系統(tǒng)很難在穩(wěn)定性，魯棒性和響應(yīng)速度中得到一個(gè)好的平衡。IP控制結(jié)構(gòu)只能對(duì)慣性比在5/16以內(nèi)的系統(tǒng)，提供足夠的阻尼作用。盡管m-IPD和“諧振比控制”結(jié)構(gòu)始終可以提供足夠的阻尼，然而，因?yàn)槲⒎终答伝芈返拇嬖?，?dāng)系統(tǒng)慣性比高的時(shí)候，兩種結(jié)構(gòu)都缺少足夠的魯棒性。和單輸入單輸出系統(tǒng)相比，在擁有額外反饋信號(hào)的情況下，多輸入多輸出系統(tǒng)在控制效果上，有明顯的改善。即便當(dāng)系統(tǒng)慣性比高達(dá)0.8的時(shí)候，“慣性