转子位置反馈稳定控制:TORA系统分析与设计
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更新于2024-08-12
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"TORA转子位置反馈的稳定控制方法 (2010年) - 高丙团,孙国兵 - 电机与控制学报 - 东南大学电气工程学院,哈尔滨理工大学自动化学院"
本文主要探讨了一种针对单电机驱动的欠驱动TORA(Translational Oscillators with Rotating Actuator)系统的稳定控制策略,该系统具有两个自由度。作者高丙团和孙国兵在2010年的《电机与控制学报》上发表的研究中,提出了一种仅依靠转子位置反馈实现稳定控制的方法。
首先,研究基于TORA的动力学模型,利用拉格朗日方程推导出系统的动力学行为。通过对系统的能量进行分析,他们证明了系统的无源特性,即系统可以通过消耗或储存能量来保持稳定状态。无源性是控制系统设计中的一个重要概念,因为它确保了系统在没有外部输入时也能保持稳定。
接着,研究人员构建了一个包含系统能量项的控制李亚普诺夫函数。李亚普诺夫稳定性定理是控制系统理论中的基石,通过构造合适的李亚普诺夫函数,可以证明系统是否稳定以及如何设计控制器以实现稳定性。在这个过程中,他们设计了一个控制器,该控制器只需要反馈系统驱动自由度的状态变量,这大大简化了控制结构。
为了提高转子位置反馈的质量,进一步设计了高通滤波器。高通滤波器的作用是滤除低频信号,保留高频信号,从而能够准确地再现转子的角速度变化,这对于实现对转子位置的精确控制至关重要。结合转子位置反馈和高通滤波器,他们成功地提出了一个只需要驱动转子位置反馈的稳定控制算法。
此外,他们还应用了拉萨尔不变性原理来分析控制系统的稳定性。拉萨尔不变性原理是控制理论中的一种工具,用于分析多体系统或者耦合系统的稳定性。通过这种方法,可以确保控制算法在各种操作条件下都能保持系统的稳定性。
最后,通过数字仿真验证了所提出的控制算法的有效性,结果显示该算法能够有效地稳定TORA系统,证明了设计方法的可行性。
总结起来,这篇论文提出了一种创新的、基于能量和转子位置反馈的控制策略,为欠驱动TORA系统的稳定控制提供了新的解决方案,对于电机驱动和振动控制领域具有重要的理论和实践意义。
2023-02-23 上传
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