基于干擾觀測器的伺服系統(tǒng)PID控制方法研究
1引言
隨著高新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,對控制系統(tǒng)性能的要求越來越高。在伺服系統(tǒng)控制器[1]的設(shè)計(jì)中,在系統(tǒng)參數(shù)變化以及外界擾動(dòng)的干擾下的伺服控制系統(tǒng)的干擾抑制性能和魯棒性能是非常重要的[2]。采用常規(guī)PID控制難以達(dá)到令人滿意的控制效果。為了提高伺服控制系統(tǒng)的控制精度和魯棒性,本文提出了基于干擾觀測器的改進(jìn)PID控制方法[3]。該方法能夠很好地提高系統(tǒng)的跟蹤精度,同時(shí)引入干擾觀測器,可對系統(tǒng)的摩擦干擾進(jìn)行很好地抑制,提高系統(tǒng)的魯棒性。
2干擾觀測器的設(shè)計(jì)原理
干擾觀測器[4]的基本思想是,將外部力矩干擾及模型參數(shù)變化造成的實(shí)際對象與名義模型輸出的差異等效到控制輸入端,即觀測出等效干擾。在控制中引入等效的補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)對干擾完全控制?;窘Y(jié)構(gòu)如圖1所示:
3干擾觀測器的設(shè)計(jì)原理
4仿真研究
圖5 無干擾觀測器時(shí)的正弦跟蹤
圖6 有干擾觀測器時(shí)的正弦跟蹤
5結(jié)論
從仿真曲線中可以發(fā)現(xiàn),采用常規(guī)PID控制時(shí),在跟蹤期望信號過程中,有強(qiáng)烈的極限環(huán)振蕩且不能很好地跟蹤期望信號;而采用PID控制器與干擾觀測器的組合控制在跟蹤期望信號過程中,干擾觀測器對系統(tǒng)和測量信號具有較好的抑制作用,系統(tǒng)的極限環(huán)振蕩現(xiàn)象消失、其能較好地跟蹤期望信號。因此,該控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性。