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《直流電動(dòng)機(jī)的非線性控制研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、摘要：在實(shí)際應(yīng)用中，直流電機(jī)本身就是一個(gè)非線性系統(tǒng)，它的運(yùn)行狀態(tài)是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的控制對象，從電機(jī)電流和勵(lì)磁的非線性變化來看，運(yùn)用非線性的控制方法應(yīng)該更加合理、準(zhǔn)確。在此，以微分幾何理論為基礎(chǔ)，采用非線性控制方法，設(shè)計(jì)了一種直流電動(dòng)機(jī)的輸入/輸出線性化控制器，并且進(jìn)行了仿真，以分析其零動(dòng)態(tài)特性。對被控對象精確線性化，并給出系統(tǒng)所需的控制規(guī)律，具有很好的調(diào)節(jié)能力和魯棒性。關(guān)鍵詞：直流電動(dòng)機(jī)；非線性控制；輸入/輸出線性化；零動(dòng)態(tài)特性中圖分類號：TN919-34文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1004-373X(2011)24
2、-0202-04ResearchonNonlinearControlofDCMotorsLUFangl,SUNMei-meil,ZHOULei2(1.NavyAeronauticalEngineeringAcademy,Yantai264001,China;2.NavyEngineeringUniversity,Wuhan264001,Chian)Abstract：Inpracticeapplication,theDCmotoritselfisanonlinearsystem,whoserunningstatusisamul
3、tivariable,nonlinearandstrong-couplingcontrolobject.Asviewedfromthenonlinearvariationofthemotorcurrentandexcitation,thenonlinearcontrolmethodsshouldbemorereasonableandaccurate,basedonthetheoryofdifferentgeometry,aDCmotorinput-outputlinearizationcontrollerwasdesigne
4、dwithnonlinearcontrolmethod.Thesimulationwasconductedtoanalyzeitszerodynamiccharacteristics.Thecontrolledobjectwaslinearizedaccurately.Thecontrolregulationneededbythesystemisgiven.Keywords：DCmotor;nonlinearcontrol;input-outputlinearization;zerodynamiccharacteristic
5、電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，拖動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)。使用者關(guān)心的是電動(dòng)機(jī)是否能按照給定的速度穩(wěn)定運(yùn)行影響電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的因素很多，現(xiàn)以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)為例，由穩(wěn)態(tài)時(shí)的角速度公式可知，如果某個(gè)參數(shù)變了，為了得到不變的角速度，那么其他參數(shù)肯定要有相應(yīng)的變化。電動(dòng)機(jī)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)的過渡過程中既有機(jī)械動(dòng)態(tài)也有電磁動(dòng)態(tài)過渡過程，具有非線性特性；實(shí)際上，電磁時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于機(jī)電時(shí)間常數(shù)，若忽略電磁過渡過程，就是線性系統(tǒng)，目前電動(dòng)機(jī)的控制基本上都是按線性系統(tǒng)來處理的。隨著非線性控制理論發(fā)展和應(yīng)用的成熟，直接按非線性系統(tǒng)來控制直流電動(dòng)機(jī)，一定會(huì)獲得更優(yōu)
6、的性能。1系統(tǒng)方程1.1狀態(tài)方程如圖1所示，它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路方程為:Lrdirdt+Rrir=ur(1)電樞回路方程為：Ladiadt+Raia+ea=Ua(2)力矩平衡方程為：Jd?dt+TL=T(3)式中：Lr，Rr分別是勵(lì)磁回路的電感和電阻；La,ea分別是電樞回路的電感和反電動(dòng)勢；TL是負(fù)載轉(zhuǎn)矩，J是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。并且：ea=k(t)wZ,T=k4>iaZ,4)=LrirZ(4)因能量守恒，電磁功率與全機(jī)械功率相等，即eaia=T?。選*=[?iair]T作為狀態(tài)變量，選勵(lì)磁電壓ur為控制量，即11=11「，系統(tǒng)狀
7、態(tài)方程可寫為:=f(x)+g(x)u式中：f(x)=kLrJx2x3—TLJ—RaLax2—kLrLaxlx3+UaLa—RrLrx3g(x)=001LrT1.2輸出選擇控制目標(biāo)是，給定角速度uO，當(dāng)負(fù)載變化或有擾動(dòng)使角速度發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流ir,即狀態(tài)x3,使角速度在穩(wěn)定。因此，可選擇輸出函數(shù)為:y=h(x)=cd—g)O=x1-cdO(1)系統(tǒng)可描述為:=f(x)+g(x)uy=h(x)(6)2輸入/輸出線性化設(shè)計(jì)2.1y=h(x)=xl—^0的相對階當(dāng)k=0時(shí)：Lgh(x)=Ahg(x)=[100]g(x)=0當(dāng)
8、k=1時(shí)：Lfh(x)=?h?xf(x)=[100]f(x)=kLrJx2x3—TLJLgLfh(x)=?(Lfh)?xg(x)2=[0kLrJx3kLrJx2]•g(x)=kJx所以，在x2矣0的每一點(diǎn)，相對階r=2。2.2狀態(tài)方程變換構(gòu)造一組新狀態(tài)變量z=[€1€2n]T=
