位置环控制的优化方法

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：图5.11是位置环采用P控制，速度环分别采用P和ADRC控制；图5.12是速度环采用P控制，位置环分别采用P和ADRC控；图5.13是速度环和位置环都采用ADRC控制。图5.13速度环和位置环都采用ADRC控制在双ADRC控制中，从仿真效果可以看到系统有相对较好的实时速度曲线，但双ADRC控制需要更多的计算量，这就对硬件有更高的要求。

当得到较为理想的速度环后，接下来就需要设计位置环了，位置环关系到系统的动态性能指标和静态性能指标。通过对位置环的分析，知道位置环也是一个二阶系统，这里设计的位置环自抗扰控制器和常用的自抗扰控制器不同，因为这里设计的位置环自抗扰控制器只能通过旋转变压器得到炮塔相对于瞄准镜的偏差信号，而不能分别得到瞄准线位置和炮塔的位置信号。

图5.10　系统有扰动有负载惯量

位置环控制是双环控制，包括内环速度环控制和外环位置环控制，假设系统输入rin=1，并且有扰动和负载惯量，同时，也引入了PID控制方法作为比较。首先位置环采用P控制，速度环分别采用P和ADRC控制；然后，速度环采用P控制，位置环分别采用P和ADRC控制；最后，速度环和位置环都采用ADRC控制。我们分别比较几种不同的控制策略，找出最有效的控制方法。图5.11是位置环采用P控制，速度环分别采用P和ADRC控制；图5.12是速度环采用P控制，位置环分别采用P和ADRC控；图5.13是速度环和位置环都采用ADRC控制。

第五种情况：

式中

仿真结果如图5.11所示。

图5.11　位置环采用P控制方法；速度环分别采用P和ADRC控制

第六种情况：

式中

仿真结果如图5.12所示。

图5.12　速度环采用P控制方法，位置环分别采用P和ADRC控制

第七种情况：

式中

仿真结果如图5.13所示。

从仿真效果来看，不管是速度环ADRC控制、位置环ADRC控制还是双环ADRC控制，控制效果都要优于相同条件下的PID控制，这主要是由于ADRC采用ESO对扰动估计并给予实时补偿，再加上非线性组合的形式，使ADRC得到了很好的控制效果。ADRC的优势主要体现在对扰动的抑制上，当系统加入扰动后，ADRC能很好地处理扰动，从实时速度曲线可以看出，加入扰动后，PID控制下，实时曲线有很大的抖动，但ADRC控制下则有比较好的实时速度曲线。

图5.13　速度环和位置环都采用ADRC控制

在双ADRC控制中，从仿真效果可以看到系统有相对较好的实时速度曲线，但双ADRC控制需要更多的计算量，这就对硬件有更高的要求。

位置环控制的优化方法

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