基于LQR的直流电机伺服系统三闭环PID控制器设计

摘要

针对直流电机伺服系统三闭环PID控制问题,采用LQR方法整定相应的PID参数.根据理论建模与实验建模相结合的方法,建立直流伺服系统的数学模型;在此基础上给出三闭环PID控制系统的结构,并转换成能够利用LQR方法整定相关参数的等效结构.针对电机伺服系统的位置控制,引入位置偏差以及位置偏差的积分作为新的状态变量,并结合电机系统的转速、电流以及位置构成新的状态空间方程,针对新的状态空间模型采用LQR计算反馈矩阵,进而根据对应关系求出三闭环PID控制系统各控制器的参数.最后,进行了仿真实验以及物理实验,实验结果验证了该方法的有效性.