仿真轉(zhuǎn)臺(tái)電液伺服系統(tǒng)辨識(shí)與預(yù)測(cè)控制.pdf

1、仿真轉(zhuǎn)臺(tái)作為制導(dǎo)武器系統(tǒng)的重要試驗(yàn)平臺(tái)，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義，尤其在國(guó)防領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位。國(guó)內(nèi)外對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)涉及的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究都在不斷地深入，技術(shù)水平也在不斷地提高。電液位置伺服系統(tǒng)及其控制策略作為轉(zhuǎn)臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)性能指標(biāo)有著極大的影響。采用液壓馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)元件,并由此組成的電液位置伺服系統(tǒng)，是具有非線性特征的多輸入/多輸出系統(tǒng)。通過(guò)線性化處理并用線性控制方法雖然能夠滿足一定的性能要求，但這需要準(zhǔn)確地知道系統(tǒng)各構(gòu)成

2、部分的數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。而在系統(tǒng)元件參數(shù)不能準(zhǔn)確確定時(shí)，就需要采用辨識(shí)方法建模及配置相應(yīng)的控制策略來(lái)滿足性能要求。因此，根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)電液位置伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用新的技術(shù)方法和手段，配置合適的控制策略，對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的研制與性能的提高具有十分重要的意義。
　　在大量查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文綜述了國(guó)內(nèi)外仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r，包括總體結(jié)構(gòu)形式，驅(qū)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)方法，控制策略，以及新技術(shù)的綜合應(yīng)用。同時(shí)也介紹了影響仿真轉(zhuǎn)臺(tái)主要性能的關(guān)

3、鍵技術(shù)及相關(guān)因素，并概述了轉(zhuǎn)臺(tái)電液位置伺服系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題，控制策略及實(shí)現(xiàn)方法。
　　本文以哈爾濱工業(yè)大學(xué)液壓實(shí)驗(yàn)室的液壓馬達(dá)為驅(qū)動(dòng)元件，組成電液位置伺服系統(tǒng)，結(jié)合LabVIEW的軟硬件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境和模型預(yù)測(cè)控制方法，對(duì)電液位置伺服系統(tǒng)辨識(shí)以及預(yù)測(cè)控制方法的應(yīng)用進(jìn)行了研究。
　　通過(guò)建立單軸電液位置伺服系統(tǒng)模型，并對(duì)三階化處理的模型進(jìn)行分析計(jì)算，依此作為辨識(shí)模型的比較依據(jù)。針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)電液位置伺服系統(tǒng)存在非線性特征，在系統(tǒng)元件參數(shù)不

4、能準(zhǔn)確確定時(shí)，建立系統(tǒng)控制模型存在不完備的問(wèn)題。采用現(xiàn)代“虛擬儀器”技術(shù)，構(gòu)造電液伺服系統(tǒng)的辨識(shí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠并行處理電液伺服系統(tǒng)在線辨識(shí)三要素（誤差評(píng)價(jià)、模型驗(yàn)證、模型階的優(yōu)化），同時(shí)給出參數(shù)與非參數(shù)模型。提高了系統(tǒng)辨識(shí)過(guò)程的綜合性能，并可以較高的精度獲得系統(tǒng)的參數(shù)模型。辨識(shí)方法快捷準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌蛴行У貫樗欧到y(tǒng)預(yù)測(cè)控制設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　將模型預(yù)測(cè)控制MPC（ModelPredictiveControl）方法用于轉(zhuǎn)臺(tái)電液

5、位置伺服系統(tǒng)，充分發(fā)揮預(yù)測(cè)控制基于模型又不過(guò)份依賴模型的控制特點(diǎn)。解決電液伺服系統(tǒng)不確定因素對(duì)性能的影響。在介紹MPC基本原理，模型預(yù)測(cè)描述方法基礎(chǔ)上，為解決轉(zhuǎn)臺(tái)電液伺服系統(tǒng)響應(yīng)速度問(wèn)題，采用廣義線性前饋（GeneralizedLinearFeedForwardFilter）預(yù)測(cè)控制的算法，以較低階的濾波器模型精確地逼近系統(tǒng)。本文在理論分析的基礎(chǔ)上，將此應(yīng)用于電液位置伺服系統(tǒng)的模型預(yù)測(cè)，驗(yàn)證了GLFF低階逼近系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)采用Lagu

6、erre核的GLFF網(wǎng)絡(luò)作為電液位置伺服系統(tǒng)的模型預(yù)測(cè)項(xiàng)組成MPC控制器，以電液位置伺服系統(tǒng)為控制對(duì)象，進(jìn)行MPC控制器的分析、設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)，解決了控制精度與響應(yīng)速度的統(tǒng)一協(xié)調(diào)問(wèn)題。
　　本文采用新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法作為電液位置伺服系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。利用LabVIEW環(huán)境下的G語(yǔ)言+MATLAB的混合編程方法，充分發(fā)揮LabVIEW的硬件驅(qū)動(dòng)及圖形顯示等底層函數(shù)功能，同時(shí)發(fā)揮MATLAB的控制算法功能，將兩者相結(jié)合，用于伺服系統(tǒng)的性