時滯濾波器及其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、本文研究的出發(fā)點(diǎn)和主要內(nèi)容是時滯濾波器。時滯是自然界中廣泛存在的一種物理現(xiàn) 象，時滯有時是對象固有的，如時滯對象中的時滯；有時是無意識中引入系統(tǒng)的。對象固有 的時滯給系統(tǒng)分析和控制器的設(shè)計來了很大的困難，時滯對象被認(rèn)為是最難控制的對象之 一。任何事務(wù)都有其兩面性，時滯也不例外。如何發(fā)掘時滯潛在的優(yōu)點(diǎn)，有意識地利用時滯 來改善系統(tǒng)的控制性能是一個值得深入研究的課題。這就是時滯控制的研究內(nèi)容，時滯濾波 器就是一種有效利用對象的固有

2、時滯特性來改善對象控制效果的控制方法。提出Smith預(yù)估器的O．J．Smith提出的Posicast Control方案是時滯濾波器的最早原型，它用比例-時滯環(huán)節(jié)來對消對象的二階小阻尼振蕩極點(diǎn)從而消除輸出的殘留顫抖。這種方法 得到廣泛的研究和應(yīng)用是在N．c．Singer等學(xué)者改進(jìn)了其魯棒性之后。這種方法現(xiàn)在被稱為時滯濾波器或輸入整形。這種方案的側(cè)重點(diǎn)在于利用時滯環(huán)節(jié)設(shè)計合適的濾波器來避免激活 對象的振動模態(tài)，屬于開環(huán)控制的范疇。本文

3、主要的研究工作就是不同時滯濾波器設(shè)計及其 實(shí)驗(yàn)效果的研究。 本文首先對時滯濾波器的原理進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。分析了時滯濾波器的基本原理； 零極點(diǎn)法、脈沖響應(yīng)法和矢量圖法等基本設(shè)計方法；ZV、ZVD、EI等典型時滯濾波器；從 頻率不靈敏性、阻尼不靈敏性和完全不靈敏性方面對時滯濾波器進(jìn)行了靈敏性分析：對時滯 濾波器的一些典型應(yīng)用進(jìn)行了分析及仿真。 根據(jù)現(xiàn)有的時滯濾波器的理論基礎(chǔ)及研究成果，提出了混和時滯濾波器，

4、闡述了混和時 滯濾波器的理論原理和設(shè)計方法，并對其進(jìn)行了理論分析和仿真驗(yàn)證。 針對設(shè)計的時滯濾波器的特點(diǎn)，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了時滯濾波器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)——柔性機(jī)械臂末 端定位系統(tǒng)。從計算機(jī)軟硬件的選擇和組成以及配置：可編程控制器及其周邊設(shè)備的選擇、 配置和編程、調(diào)試及其與計算機(jī)和調(diào)壓調(diào)速裝置的連接與通信設(shè)置；調(diào)壓調(diào)速器的改造；實(shí) 驗(yàn)臺設(shè)計和實(shí)現(xiàn)和數(shù)學(xué)建模分析四個部分分析、設(shè)計和介紹了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用馬達(dá)帶動 柔性機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)，