基于等价输入干扰补偿的执行器非线性系统重复控制设计

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1、中图分类号jPl3620硕士学位论文学校代码一10533密级公珏基于等价输入干扰补偿的执行器非线性系统重复控制设计DesignofRepetitiveControlforSystemswithActuatorNonlinearitiesbasedonEquivalentInputDisturbanceCompensation作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：肖芳春控制科学与工程鲁棒控制、重复控制信息科学与工程学院曹卫华教授答辩委员会主中南大学二零一三年四月一令一二，牛幽月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知

2、，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：矗盔蠢日期：丝!垒年卫月』日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信

3、息服务。作者签名：燃导师签名日期：丛年—生月乃』a基于等价输入干扰补偿的执行器非线性系统重复控制设计摘要：重复控制以其优越的周期信号控制性能，广泛应用于具有周期性控制任务的伺服系统设计中，为解决工业实践中系统高精度跟踪／抑制某一周期给定／扰动信号这一控制问题提供了简单有效的方法。然而，执行器非线性特性的存在会严重影响重复控制系统的性能。本文针对一类输入端存在执行器非线性特性的系统，研究重复控制系统中执行器非线性特性的补偿问题，提出一种基于等价输入干扰补偿的执行器非线性系统重复控制设计方法，有效地补偿执行器非线性特性对重复控制系统性能的影响。为非线性重复控制系统设计提供一种新思路，拓宽重

4、复控制的应用范围。首先，针对具有执行器非线性的标称系统，建立改进型基于等价输入干扰补偿的重复控制系统。将输入端执行器非线性视为输入相关的扰动项，采用等价输入干扰的方法估计并补偿其对系统输出的影响，再与重复控制律结合实现对周期信号的高精度跟踪，同时给出了控制系统设计方法。这种非线性补偿方法无需已知非线性特性的精确模型，具有普遍适用性。数值仿真结果显示，该系统能有效补偿执行器非线性特性对系统的影响，具有优越的周期信号跟踪性能。然后，在上述研究的基础上，将这一方法应用到具有执行器非线性的不确定系统的周期信号跟踪问题上，拓宽该方法的适用范围。建立基于等价输入干扰补偿的插入式重复控制系统结构，给

5、出系统的稳定性条件和设计方法，并分析系统的扰动抑制性能和鲁棒稳定性能。仿真结果表明该系统能有效地抑制非周期扰动，且对系统参数不确定性具有鲁棒性。最后，基于电机实验装置，进行非线性重复控制实验，将基于等价输入干扰补偿的重复控制方法应用于控制电机跟踪周期转速运行，验证系统的非线性补偿性能和周期信号跟踪性能。实验结果体现了本文所提方法的有效性和实际可行性。关键词：重复控制；执行器非线性；等价输入干扰补偿；扰动抑制；不确定性分类号：TPl3DesignofRepetitiveControlforSystemswithActuatorNonlinearitiesbasedonEquivalent

6、InputDisturbanceCompensationAbstract：RepetitivecontrolrRC)iSwidelyusedinservosystemsthatexhibitrepetitivecontr01behavior,sinceithasdistinguishedcontrolperformanceforperiodicsignals．Itprovidesasimpleandeffectivemethodtothehighperformancecontrolofaclassofperiodicsignalsformanyindustrialsystems．How

7、ever,actuatornonlinearitiescandrasticallyaffecttheperformanceoftherepetitivecontrolsystem．ThisdissertationaddressestheproblemofcompensatingactuatornonlinearitiesinRCsystemsforsystemssubjecttoinputactuatornonlinearities．Adesi