基于预设性能的MDF连续热压机液压伺服系统控制方法研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:johnlu2828
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中密度纤维板(MDF)由于其优异的材料和机械性能以及较低的生产成本而迅速成为人造板市场的主要产品。在MDF生产过程中,MDF的固定厚度最终决定了最终产品的质量。因此,为提高MDF成品品质,如何确保连续热压机液压系统实现稳定精准快速的位置跟踪成为MDF生产工业的关键课题。但是,由于MDF连续热压机液压系统的固有机械特性及外负载力干扰的作用,该系统的稳态和动态性能难以得到保证。此外,该系统仍存在输入饱和及不可测状态量等问题,使得控制器的设计变得更加困难。为解决上述问题,本文采用预置性能控制作为主要控制方法,引入神经网络和Nussbaum函数等算法。深入研究了连续热压机液压系统位置跟踪控制问题。针对MDF连续热压机液压系统的动态性能难以改善的问题,设计带有预设性能的新型控制器。为有效约束液压系统的动态性能参数(收敛时间、超调量等),构造一个性能函数,并基于障碍型Lyapunov函数,设计新型的误差转化函数,使控制器在理论上得到有效简化,便于与其他控制方法结合。为了解决MDF连续热压机液压伺服系统参数不规则摄动及外未知干扰问题,提出了一种自适应RBF神经网络逼近器。用于近似未知复合干扰,并将其与预设性能的控制算法相结合,以设计新的控制器。这使系统能够快速,准确地跟踪而不会过冲。设计仿真实验以验证该控制器的有效性。考虑到工程生产中MDF连续热压机液压系统的输入饱和问题,引入了双曲正切函数和Nussbaum型函数。设计预设性能抗饱和控制器,在保证系统稳态性能和动态性能的前提下,补偿系统的输入饱和度以改善系统的整体稳定性。将所提出的控制器应用到控制系统中,并通过理论推导和仿真试验验证其可行性与有效性。针对MDF连续热压液压系统不可测量状态的问题,本文设计了一种降阶状态观测器,可以观察到未知的不可测量状态量。并将设计的观测器与神经网络预设控制器相结合,使系统处于部分状态量已知的条件下。仍然能够实现稳定、快速且无过冲位置跟踪目标。所设计的仿真实验用来证实上述控制方法的控制效果。总而言之,为同时改善其液压伺服系统的稳态及动态控制性能,并解决其未知复合干扰、输入饱和及不可测状态量等控制问题,本学位论文基于预设性能的控制算法设计各种新控制器。理论和仿真实验均可证明所设计控制器可保证系统快速及无超调的精准控制,本文的研究成果对提高MDF成品质量具有一定的理论参考价值和工程实践意义。
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