【摘 要】
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超声波电机是一种新型的控制电机,具有传统电磁电机所没有的诸多优点,近年来在各个领域内获得了广泛应用。但是,超声波电机运行过程中存在严重的非线性和时变特点,因而传统电磁电
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超声波电机是一种新型的控制电机,具有传统电磁电机所没有的诸多优点,近年来在各个领域内获得了广泛应用。但是,超声波电机运行过程中存在严重的非线性和时变特点,因而传统电磁电机所用的控制策略并不完全适合超声波电机的控制。这就需要寻求合适的控制方法,以提高超声波电机控制系统的性能,并尽量降低控制算法复杂度。 模型参考自适应控制(MRAC)策略是自适应控制理论中应用较广泛、适用性较强的一类控制算法,其算法计算量相对较小。本文采用基于李雅普诺夫稳定性理论的模型参考自适应控制策略,设计了超声波电机的转速和位置双闭环控制系统,保证控制系统具有较好的全局稳定性。 以超声波电机位置控制为目的,设计变参数 PID转速控制器,使得电机转速控制环的闭环传递函数在不同转速情况下保持一致,并由此得到用于位置控制策略设计的转速内环闭环传递函数。基于此闭环传递函数,设计超声波电机的位置模型参考自适应控制器,并通过减小模型参考自适应控制器增益和转速限幅来改善位置控制效果。 为进一步改善电机位置响应的超调现象和振荡收敛过程,提高位置控制性能,给出三段式参考模型设计方法和基于插值方法的三段式参考模型。仿真表明,位置跟踪控制效果明显改善,能够实现对多种给定信号的有效跟踪,系统具有一定的鲁棒性。
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