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如何设计升降车自抗扰控制器??? 升降安装车出租, 升降安装车租赁, 升降安装车出租价格 针对第二章中得到的被控对象设计升降车自抗扰控制器,分别使用负载位置反馈与台车位置反馈两种方式进行升降车自抗扰控制器设计,加入前馈控制器,并对该系统进行稳定性分析,将这两种方法进行仿真实验与对比,并与第三章中PID和输入整形器的控制效果进行对比与说明。
首先,对驱动器及电机进行建模,由于升降车系统需采用力矩控制,因此驱动器设置工作在电流环,采用电流环-位置环两环控制方式。整个系统的结构框图。 其中*x:系统给定位置信号;controller:将要设计的升降车自抗扰控制器;1C:控制器输出的控制量与驱动器电流之间的比例;*qI:驱动器给定电流值;ACR:电流环控制器;PWMK:驱动器放大增益;L:电机电枢电感;R:电机电枢电阻;qI:电机输出电流;33mC:转矩系数;tF:电机力矩;K:电机转矩与直线推力之比;F:电机产生的直线推力;x:台车位置。查询电机参数可知,R=0.41Ω,L=4.11mH,L远小于R,因此忽略电机绕组电感,电流环控制器为内置于驱动器中的PI控制器,则电流环传递函数可表示为: 因为PWMpRKKR,式2.17约等于1,因此忽略电机及驱动器影响。
升降车自抗扰控制器结构−u0uyr1e1z2z1zn+−−1r2r2ene−nrzn. 升降车自抗扰控制器包含过渡过程、线性PD控制器、扩张状态观测器及误差补偿控制率四个部分,其结构框图。被控对象可以写成:其中,y为系统的输出,(i)y,i=1,2,3……n为y的各阶导数,u为系统的控制量,w为系统的外部扰动,f为系统的总扰动,b为系统参数,0b为对b的估计值。把被控对象写成状态空间的形式,ix,i=1,2,3……n分别对应(i)y,i=1,2,3……n,n1xf+=为系统的扩张状态。扩张状态观测器是升降车自抗扰控制器的核心,设计如下: )设计反馈控制率,升降车自抗扰控制器采用PD控制率,设计如下:
稳定性分析, 由于扩张状态观测器极点配置在-0w,所以A矩阵是Hurwitz稳定的,则存在一个正定矩阵P,使A满足TAP+PA=−I。定理1[42]假定h(X,w)关于X满足全局Lipschitz条件,即存在正常数c,对于任意的X,满足:h(X,w)−h(X,w)≤cX−X,(⋅表示范数),则存在足够大的正数ω,使得:因此扩张状态观测器是渐进稳定的。本文系统采用二阶升降车自抗扰控制器,经扩张状态观测器补偿后,被控对象传递函数变为:0y≈u(4.11)控制律:012()pdu=kr−z−kz 则原系统可表示为如下状态空间表达式形式。(其中0BBb=闭环系统特征值满足. 因此,将该系统的特征值配置在左半平面,该系统是有界输入有界输出稳定系统。
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负载位置反馈方法及仿真研究, 将被控对象传递函数改写成: 台车位置与负载位置关系式为 用y表示负载位置输出loadx,u表示控制量xF,负载位置与控制量间传递函数如下:被控对象相对阶数为四阶,设计四阶升降车自抗扰控制器,首先,将其写成如式(4.2)的形式。 w为外扰,f为系统内外扰的总和。
扩张状态观测器设计如下: 控制律设计如下: 系统变形为串联积分型 1z,2z,3z,4z,5z分别是y,y,y,y,f的观测器估计值,e是观测误差,1β,2β,3β,4β,5β是观测器增益。观测器的特征方程为:543212345s+βs+βs+βs+βs+β=0 配置观测器所有极点在0-ω,则:1=5oβω,22=10oβω,33=10oβω,34=5oβω,550β=ω将闭环极点配置到-cω,则:4pck=ω,314dck=ω,226dck=ω,34dck=ω 控制系统的带宽越宽,高频成分通过的越多,输出的复现精度就越高,性能就越好,但若带宽过高,系统的稳定裕度将被压缩,甚至导致系统不稳定,因此选择合适的带宽很重要。而cω的大小关系到系统响应速度的快慢。在保证系统稳定的前提下,调节较大的0ω,选择参数如下:01.5,120cω=ω= 在安排过渡过程中,以函数发生器来代替跟踪微分器,将输入信号的突变部分变换成平缓的过渡,以防止用渐变的输出信号跟踪突变的输入信号而引起超调,从而获得更好的动态特性。
本文将一个斜坡信号通过查找表模块变换成梯形信号,再将其输出进行积分从而得到平滑的系统输入信号,查找表设置如下: ,将桥式升降车系统的参数设置如下M=15kg,0b=0.05,摩擦系数D=0.3,迎风面积比ξ=0.3,观测器带宽0ω=1,系统带宽2cω=。建模时,L=0.5,m=5。负载位置反馈升降车自抗扰控制器Simulink仿真图。 首先进行第一组对比实验,当绳子长度保持0.5m不变,负载质量分别为1kg、5kg、10kg时,负载位置反馈方法控制。 上述仿真实验结果表明,负载位置反馈在四阶升降车自抗扰控制器控制下,系统对参数变化鲁棒性好,当绳长或负载质量偏离建模时状态时,控制效果依旧令人满意。但四阶升降车自抗扰控制器在平台实验时对系统采样时间要求较高。www.ztgkccz.com/
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