舞臺(tái)威亞系統(tǒng)的協(xié)調(diào)同步與容錯(cuò)控制方法研究.pdf

1、隨著當(dāng)今舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展，威亞正逐漸成為舞臺(tái)表演中不可或缺的組成部分。在舞臺(tái)威亞演出過程中如若控制不當(dāng)或發(fā)生故障就有可能導(dǎo)致安全事故，因此借助于高精度同步協(xié)調(diào)容錯(cuò)策略的研究，對(duì)于提高舞臺(tái)威亞控制系統(tǒng)的可靠性和安全性具有重要意義。鑒于此，本文結(jié)合現(xiàn)有舞臺(tái)威亞控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)自抗擾控制（Active Disturbance Rejection Control,ADRC）思想，從建立舞臺(tái)威亞控制系統(tǒng)的“抗擾范式”入手，在深入分析舞

2、臺(tái)威亞運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)理的基礎(chǔ)上，分別研究了2D/3D舞臺(tái)威亞各自的協(xié)同同步控制策略；針對(duì)編碼器故障，設(shè)計(jì)了基于故障診斷可靠性評(píng)價(jià)（Fault Diagnosis Reliability Evaluation,FDRE）的軟冗余切換機(jī)制，并分別以兩種軟冗余策略實(shí)現(xiàn)了3D舞臺(tái)威亞的軟閉環(huán)容錯(cuò)控制，具體工作如下：
　　首先，從ADRC的基本結(jié)構(gòu)及控制思想入手，詳盡分析了ADRC各組成部分的工作原理及非線性系統(tǒng)“抗擾范式”的建模原理，并在舞臺(tái)威

3、亞系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)ADRC的“魚骨+魚刺”的建模思想，分別建立了2D/3D舞臺(tái)威亞各自的“抗擾范式”數(shù)學(xué)模型，為實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)威亞單機(jī)高精度控制提供了保障，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)威亞的協(xié)調(diào)同步控制及故障容錯(cuò)控制方法研究奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，針對(duì)機(jī)電參數(shù)攝動(dòng)、鋼繩彈性延伸及負(fù)載變化等對(duì)舞臺(tái)威亞系統(tǒng)造成的影響，提出了基于ADRC及LADRC的2D及3D舞臺(tái)威亞單機(jī)控制策略；然后結(jié)合并聯(lián)硬同步方法及2D、3D舞臺(tái)威亞運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，

4、分別設(shè)計(jì)了適宜的軟協(xié)調(diào)同步算法，實(shí)現(xiàn)了舞臺(tái)威亞系統(tǒng)的協(xié)調(diào)同步運(yùn)行。仿真表明，所提出的協(xié)調(diào)同步策略能使舞臺(tái)威亞具有良好的軌跡擬合效果及協(xié)調(diào)同步性能，“隨樂而舞”的藝術(shù)效果得以更好展現(xiàn)，具有較高的工程參考價(jià)值。
　　最后，針對(duì)3D舞臺(tái)威亞系統(tǒng)中角位移反饋元件編碼器故障，先設(shè)計(jì)了基于LS-SVM與SPRT結(jié)合的故障診斷方法，進(jìn)而又設(shè)計(jì)了基于FDRE的軟冗余平滑切換機(jī)制；然后分別從不同角度給出了基于LS-SVM預(yù)測(cè)模型軟冗余及系統(tǒng)非故障編