转台伺服系统设计及其先进控制方法的研究
本论文以单轴电动转台为研究背景，完成转台伺服控制系统的设计并对控制算法进行了深入的研究。分别利用经典PID和模糊控制及模糊PID控制算法对控制器进行了设计；然后应用改进的遗传算法对控制器参数进行优化；最后针对实际系统存在的变死区设计了一种基于模糊控制的死区补偿器。 首先，完成了单轴转台伺服控制系统实验平台的搭建。主要包括：由速度环和位置环组成的双闭环总体方案设计、硬件设计以及软件设计。硬件设计主要包括反馈信号的采集电路和电机驱动电路等；软件设计主要包括：采用VC++实现了简单控制软件平台、在Windows操作系统下对硬件读写的驱动实现、精确定时及控制算法的实现等。 其次，对系统进行实验建模，对系统进行了经典PID控制器及常规模糊控制器的设计，然后结合PID控制与模糊控制各自的优点，设计了基于模糊规则的参数自整定的模糊PID控制器。仿真研究表明模糊PID控制比传统PID控制有更好的动态响应，同时具有更高的控制精度，对被控对象参数变化适应能力强，具有更好的鲁棒性。 然后，在实验过程中发现传统的PID控制及模糊PID控制都存在控制器参数难以选择的问题，故提出自适应交叉概率和变异概率的改进遗传算法分别对经典PID和模糊PID的控制参数进行寻优，仿真表明参数经优化后系统的控制性能得到了较大的提高。 最后，针对实际系统存在较大的变死区，提出了一种基于模糊控制的直流电机死区补偿器的设计方法，仿真和实物控制都表明这种基于模糊控制的死区补偿器对消除变死区对控制的不良影响行之有效。
单轴电动转台;伺服系统;遗传算法;仿真分析;直流电机
哈尔滨工业大学
硕士
控制科学与工程
梅晓榕
2009
中文
TM33;TM921.541
79
2013-03-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）