定位器模型参考自适应控制系统设计

摘要

基于多个三坐标数控定位器的大部件柔性调姿平台是飞机数字化装配系统的核心设备，其性能好坏将直接影响飞机大部件的装配精度。由于各个三坐标定位器承担的负载、所受外部干扰影响各不相同，直接对各轴进行伺服控制算法设计存在调试繁琐、性能不容易一致、维护性差等问题。本文提出基于模型参考自适应控制算法进行三坐标数控定位器各轴位置伺服控制系统设计，确保在调姿过程中各轴运动性能的一致性，不但有重要的理论研究意义，而且具有实际应用价值。本文内容如下:
　　第一章绪论，首先介绍飞机大部件调姿系统的国内外发展现状。然后综述模型参考自适应控制在运动控制领域的发展，提出本文主要研究内容。
　　第二章在阐述基于多个三坐标数控定位器的飞机大部件调姿系统原理基础上，根据调姿精度等性能要求设计基于SynqNet总线技术的控制系统，详细介绍控制系统的硬件组成。
　　第三章首先分析定位器位置伺服系统参数不确定性对控制精度的影响，提出基于模型参考自适应控制设计控制器，并详细阐述定位器模型参考自适应控制系统的设计步骤。然后根据李雅普诺夫稳定理论设计控制律和自适应律，并确定自适应律算法所涉及矩阵的类型。并在系统中引入巴特沃斯滤波器对电机的输入信号进行低通滤波处理，以抑制振动、保持运动平稳性。
　　第四章对本文提出的基于模型参考自适应控制的位置伺服控制系统进行实验研究，分析运动过程中位置误差及参数收敛情况。实验结果表明，基于模型参考自适应控制的位置伺服系统可有效抑制参数变化对位置精度的影响，使定位器运动轴特性保持一致，动态位置误差在±0.05mm内，静态误差在±0.01mm内，在干扰作用下系统调整迅速，过渡平稳，具有较强的鲁棒性。
　　第五章对本文的研究工作进行了总结，指出了研究中的不足及下一步的工作。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 飞机大部件调姿系统研究现状

1．2．1 国外现状

1．2．2 国内现状

1．2．3 飞机大部件调姿系统关键技术

1．3 模型参考自适应控制发展现状

1．3．1 模型参考自适应控制原理

1．3．2 MRAC在运动控制领域应用现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 大部件调姿控制系统设计

2．1 飞机大部件调姿系统

2．1．1 大部件调姿系统组成

2．1．2 大部件调姿系统工作原理

2．2 大部件调姿系统运动控制系统设计要求

2．3 定位器运动控制系统

2．3．1 定位器位置伺服系统硬件系统

2．3．2 定位器控制系统SynqNet网络拓扑

2．4 本章小结

第三章 基于MRAC的控制器设计

3．1 定位器运动控制系统参数不确定性

3．2 定位器闭环控制系统结构

3．2．1 三环位置伺服系统

3．2．2 基于MRAC的位置伺服系统

3．3 MRAC控制器设计

3．3．1 定位器单轴运动模型

3．3．2 参考模型

3．3．3 控制律与自适应律的设计

3．3．4 滤波器设计

3．4 仿真结果与分析

3．4．1 仿真参数及考察指标

3．4．2 仿真结果

3．5 本章小结

第四章 实验与分析

4．1 控制器在Mechaware中的实现

4．1．1 Mechaware工具箱介绍

4．1．2 参考模型与滤波器的离散化

4．1．3 控制器的实现

4．2 实验系统组成

4．3 实验结果及分析

4．3．1 实验指标

4．3．2 实验参数

4．3．3 实验结果及分析

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献