双级执行器系统的反演滑模控制方法研究

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士专业学位论文ProfessionalMaster’sThesis中文论文题目：双级执行器系统的反演滑模控制方法研究英文论文题目：BacksteppingSlidingmodecontrolofaDual-stageActuatorSystem专业学位类别：工程硕士专业学位领域：控制工程作者姓名：道欣指导教师：赵新龙副教授递交日期：2016年3月8号学科门类:工学单位代码:10338分类号:TP273密级:公开硕士学位论文双级执行器系统的反演滑模控制方法研究作者姓名：道欣学位级别：硕士学科专业：控制工程

2、研究方向：智能检测与控制指导教师：赵新龙副教授浙江理工大学机械与自动控制学院2015年3月AThesisforMasterDegreeBacksteppingSlidingmodecontrolofaDual-stageActuatorSystemByDaoxinSupervisor:Associateprofessor.ZhaoXin-longSchoolofMachineryandAutomationZhejiangSci-TechUniversityHangZhou,ChinaMarch,2016浙江理Ｘ大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本

3、人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加Ｌ乂标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人巴经发亲或撰写过的巧究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或化书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名－；心Ｗ＂签字日期：年＾月日］ｔ，Ｖ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向围、家有关部口或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查闽和借阅。本人授权逝莖垄王太堂可Ｌ乂将学位论文的全部或部分

4、内容编入有关数据库进行检索和传播，可私采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者卷名：签宇曰期：年日少月１导师签名：签字曰期：屋年月曰＾＾ｔ摘要随着科学技术的迅速发展，人们对于高科技产品的要求越来越高，在精密加工技术领域中，低精度、低质量的产品已经无法满足人们的需求，产品的升级改造成为必然趋势，同时人们对驱动器的行程和精度也提出了更高的要求---大行程和高精度。双级执行器系统能够将大行程和高精度相结合，可以同时实现大行程和高精度的性能。本文对双级执行器分别进行建模与控制器设计

5、，并通过设计协同因子将双级执行器结合起来。具体工作如下：(1)对双级执行器的第一级执行器建模并且设计控制器。第一级执行器通常采用伺服电机，通过分析伺服电机的物理特性和驱动方式来建立数学模型，采用模糊PID控制方法设计控制器，得出的仿真结果表明控制方案具有可行性。(2)对双级执行器的第二级执行器建模并设计控制器。第二级执行器通常采用超磁致伸缩材料、压电陶瓷等智能材料，然而智能材料一般都存在非平滑、多映射的迟滞特性，迟滞会直接影响系统的控制精度，引起系统振荡，造成系统不稳定。对于此类非线性系统，采用Bouc-Wen模型描述迟滞特性，提出了一种基于反演控制的滑模变结构控

6、制器设计方案。针对Bouc-Wen模型中的变量特性，用反演滑模控制法设计迟滞系统的控制器，该控制方案能够保证跟踪精度，仿真结果表明设计方法的有效性。(3)对双级执行器系统设计协调控制器。当单级执行器满足了操作系统的大行程时就缺少控制精度，当满足了控制精度时就无法满足大行程的控制。为了协调第一级执行器和第二级执行器二者之间的控制，本文提出了双级执行器协同控制的思想，设计协同因子以实现两个执行器的协同控制，克服两个执行器分开控制造成调整时间长的缺点，通过综合性能指标选择协同因子中的可调参数。仿真结果表明该设计方法能够有效减少调整时间，并通过实验验证了该方法的可行性。关

7、键词：双级执行器系统，模糊PID，迟滞，反演，滑模控制，协同因子IBacksteppingSlidingmodecontrolofaDual-stageActuatorSystemABSTRACTWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,therequirementonthequalityandaccuracyoftheproductswithhightechnologiesareincreasing.Inthefieldofprecisionmachining,lowprecision,lowqualitypro

8、ducts