迟滞非线性系统的控制算法研究

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士学位论文Master’sThesis中文论文题目:迟滞非线性系统的控制算法研究英文论文题目:Researchoncontrolalgorithmofnonlinearsystemswithhysteresis学科专业：控制科学与工程作者姓名：章亿凯指导教师：赵新龙副教授完成日期：2016年01月06日学科门类:工学单位代码:10338分类号:TP183密级:公开硕士学位论文迟滞非线性系统的控制算法研究作者姓名：章亿凯学位级别：硕士学科专业：控制科学与工程研究方向：迟滞非线性系统的研究指导教师：赵新龙

2、副教授浙江理工大学机械与自动控制学院2016年3月AThesisforMasterDegreeResearchoncontrolalgorithmofnonlinearsystemswithhysteresisByZhangYi-kaiSupervisor:Associateprofessor.ZhaoXin-longSchoolofMachineryandAutomationZhejiangSci-TechUniversityHangZhou,ChinaMarch,2016浙江理工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人在导师指导下进行的研究工

3、作及取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表不谢意。学位论文作者签名：签于日期：如年月日＾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王大学有权保留并向国家有关部口或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江理工大学可Ｋ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可Ｗ采用影印、缩印或

4、扫描等复制手段保、汇编学位论文存。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名；＾知７ｉｔ；签字日期：Ｍ多年＾月日；导师签名：签字日期：＞４年月日＾＾？Ｖ浙江理工大学硕士学位论文迟滞非线性系统的控制算法研究摘要随着微纳米技术的迅速发展，传统的定位在精度上已经无法达到当前许多行业对精密定位的要求，因此超精密定位系统的研究不断的被国内外学者所重视。在超精密定位系统中，通常采用基于智能材料(如压电陶瓷、磁致伸缩材料、形状记忆合金等)的驱动器，然而这些智能驱动器存在固有的迟滞特性，迟滞是一种具有非平滑、多映射、记忆性的非线性，

5、能够引起系统误差和振荡甚至造成系统不稳定，难以采用常规方法对其进行精确控制。为了消除迟滞非线性对系统造成的不良影响，需要对迟滞进行建模，并设计有效的控制器对其实现精确控制。本文的主要工作有：（1）针对一类由Bouc-Wen模型描述的迟滞非线性系统设计控制器。首先，讨论了Bouc-Wen模型的特性以及它的上界值，然后基于Lyapunov-like函数采用了迭代学习控制方案对其设计了控制器。该方案在经典的PD反馈控制的基础上通过迭代学习项来消除迟滞对系统的不良影响，并实现对进期望轨迹的跟踪。仿真结果证明了该方法的有效性。（2）基于神经网络的迟滞非线性系统建模并设计控

6、制器。针对基于神经网络的一类迟滞非线性系统，提出了动态迟滞算子来扩展输入空间建立神经网络迟滞模型，在此基础上设计了基于Lyapunov-like函数的自适应迭代学习控制器。并通过与传统PID控制相比较，实验结果表明了该控制方案加快了响应速度，并且大幅度提高了控制精度。（3）针对输出受限的迟滞非线性系统设计控制器，并与其他控制方案进行比较。针对一类含有Bouc-Wen迟滞的输出受限非线性系统设计了反步控制器。首先分析了Bouc-Wen模型的特性并得到其上界值，然后设计了对称型BarrierLyapunovFunction(BLF)，并在闭环系统中保证了BLF有界，

7、从而满足了输出受限的条件，最后利用反步法设计控制器。该方法消除了迟滞引起的振荡和超调并且使得系统输出约束在设定的范围内，同时解决了迟滞和系统输出受限两个方面的影响，提高了控制精度。仿真和实验结果表明了控制方法的可行性。关键词：迟滞，Bouc-Wen模型，迭代学习控制，神经网络，输出受限，反步控制I浙江理工大学硕士学位论文迟滞非线性系统的控制算法研究ResearchoncontrolalgorithmofnonlinearsystemswithhysteresisABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmicro/nanotechnolo

8、gy,thetradit