【摘 要】
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非线性机械系统普遍存在于现代工业领域,如航天航空系统,机器人系统,工业制造系统等。机械系统普遍具有的时变、时滞、变量耦合等非线性特性,给建模和控制造成一定障碍。基于
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非线性机械系统普遍存在于现代工业领域,如航天航空系统,机器人系统,工业制造系统等。机械系统普遍具有的时变、时滞、变量耦合等非线性特性,给建模和控制造成一定障碍。基于模型的传统控制方法在实际应用中凸显出诸多局限性,如模型依赖、稳定性不足、鲁棒性差等。设计一种不依赖于模型的非线性控制器,对于非线性机械系统的控制具有现实意义。为此,论文从数据驱动以及稳定性的角度,针对非线性机械系统研究了无模型反演控制策略。在此基础上,针对控制参数的反复调节问题,在满足控制系统多个控制性能指标需求下对无模型反演控制参数进行了多目标优化研究。论文的主要内容如下:(1)结合传统反演控制和在线模型估计方法,提出一种无模型反演控制策略,并对整体控制设计的稳定性、基于模型和无模型的控制器等效性等问题进行分析。(2)以具有时变参数的实验直升机系统为研究对象,通过无模型反演控制解决非线性机械系统时变、耦合的控制设计问题。通过跟踪不同运动状态轨迹的数值仿真和物理实验研究,验证无模型反演控制方法的可行性和有效性。(3)为满足多个闭环系统控制性能指标要求,对无模型反演控制参数进行多目标优化研究,为操作人员提供多组满足工况需求的可行控制参数。在柔性尺无模型反演控制设计的基础上,设计多个性能目标,使用混合多目标优化算法(基因-简单胞映射 Gene Algorithm-Simple Cell Mapping,GA-SCM)对控制器参数进行优化,并通过物理实验验证了优化设计的可行性和适用性。
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