任何一个实际系统由于内部和外部的各种原因,它的参数和外部干扰都有很大的不确定性,这将对系统性能造成严重的影响,为了降低这些不确定性因素引起的控制品质严重下降,同时,保证系统的跟踪性能和抗干扰性能不变,本文采用改进的鲁棒二自由度控制结构一分数阶干扰观测器,来消除摩擦、模型不确定性、测量噪声等的干扰,提高系统的抗干扰性和鲁林性。本文主要工作如下:
(1)较为系统地介绍和分析了分数阶微积分的基本理论,对分数阶微积分的各种定义及其之间的转换进行了介绍。
(2)介绍了二自由度控制结构以及传统整数阶干扰观测器的设计方法.
(3)对分数阶Q滤,器的有理函数离散化、近似方法进行了详细的分析研究,给出不同方法下的仿真比较,研究表明采用改进的AL-Alaoui+CFE法时近似效果最好;对基于Oustaloup算法的分数阶Q滤波器的有理函数近似方法下,滤波器近似阶次的选择进行了详细推导验证。
(4)选取扭矩实验系统这一典型的工业伺服系统为实验平台,采用分数阶干扰观测器结构来验证其对振动和干扰的有效抑制作用。仿真结果表明,通过与传统的P控制器相比,分数阶干扰观测器更能满足系统对快速性、普林稳定性和抗干扰性能的要求。
总结全文,本文的创新点为:
(1)对分数阶Q滤波器的Oustaloup曲线拟合近似方法中滤波器近似阶次的选择进行详细分析验证,给出最为合适的近似阶次.
(2)以二惯性扭转实验系统为例,利用分数阶微积分理论知识设计出分数阶干扰观测器,更好地解决了普捧稳定性和干扰抑制能力的综合问题.
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