电液控制系统基于LQR的最优控制研究

摘要

电液控制系统作为一种精密、有效的控制方式，广泛应用于现代工业中。电液控制系统的控制级(电气，电子)与功率级的结合，兼备了电气和液压的双重优势，作用和潜力都很大，形成了具有竞争力的自身技术特点。现代电液控制技术的发展与控制策略的最新发展密切相关，由于电液控制系统往往是复杂的非线性系统，为了获得高精度、高响应、高可靠性以及好的鲁棒性，必须有与之相适应的控制策略。
　　本文将现代控制理论中的线性二次(LQR)最优控制理论应用于电液控制系统，并基于液压驱动六自由度并联机器人Stewart平台单通道电液控制系统建立了系统状态空间数学模型，利用 MATLAB控制系统工具箱，设计了LQR最优控制器，基于仿真研究，探讨LQR最优控制器中的加权矩阵Q、R的选取以及其变化对系统动态特性的影响。并基于Stewart实验平台，利用LQR和PID两种控制器对Stewart平台单通道的阀控缸系统进行动态性能响应实验和跟踪实验，比较两种控制器的控制性能，并验证了两种控制器的适应性。实验结果表明，本文所设计的LQR最优控制器和PID控制器相比，具有良好的动态性能。

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第1章 绪 论

1.1 电液控制系统

1.2 电液控制系统控制策略的研究现状

1.3 Stewart平台概述

1.4 本论文的主要研究内容

第2章 电液控制系统的状态空间描述

2.1 状态空间的理论基础

2.2 电液控制系统的结构及数学模型

2.3 Stewart平台电液系统数学模型

2.4 本章小结

第3章 最优控制理论及LQR控制器设计

3.1 最优控制问题

3.2 线性二次型最优控制系统基本理论

3.3 LQR最优控制器设计

3.4 本章小结

第4章 实验研究

4.1 实验总体方案的介绍

4.2 实验系统介绍及实验步骤

4.3 实验结果与分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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