有限时间镇定技术在电机速度控制中的应用研究

"该文研究了线性系统在有限时间内的稳定性和性能指标问题，提出了一种结合有限时间有界和有限时间输入输出镇定的方法，用于设计控制器。该方法在电机速度控制中的应用，旨在确保系统状态在有限时间内保持有界，并优化动态性能。通过仿真验证，闭环控制系统能迅速跟踪参考信号，电流值也能符合预设的界限。" 本文深入探讨了有限时间镇定理论在电机速度控制领域的应用。线性系统的有限时间稳定性和性能指标是控制系统设计的关键因素，这关系到系统的响应速度、精度和鲁棒性。作者通过结合有限时间有界（finite-time boundedness）和有限时间输入输出镇定（input-output finite-time stability）的概念，提出了一种新的控制器设计策略。 有限时间有界性是指系统的所有状态变量在经过一个确定的时间间隔后，能够保证在某个预定的范围内保持有界。这一特性对于保证系统在紧急情况下的安全性和避免过冲至关重要。有限时间输入输出镇定则关注系统输出对输入的响应，它保证系统在有限时间内达到期望的性能水平，例如快速跟踪、抑制干扰等。 文章中，作者针对线性系统，给出了一组充分条件，这些条件确保了控制器设计可以满足既定的性能约束。状态反馈控制器的设计方法使得系统在理论上能够在有限时间内实现有界状态，并在预设的时间区间内满足动态品质需求。 具体到电机速度控制的应用，控制力矩陀螺（CMG）外框电机是航天器姿态控制的重要组成部分。通过将提出的控制策略应用于电机，可以实现电机速度的精确、快速跟踪，同时确保电流值在不同时间阶段都保持在预设的边界内，这对于保证航天器控制的稳定性和效率具有重要意义。 仿真结果验证了所设计控制器的有效性，闭环控制系统展示了良好的跟踪性能，能够迅速响应参考信号，且电机电流值始终保持在设定的范围内。这证明了结合有限时间有界和有限时间输入输出镇定方法在实际工程问题中的实用性。 本文的工作为线性系统特别是电机控制提供了新的设计思路，有助于实现更高效、更安全的控制方案。通过理论分析和实践应用，展示了有限时间镇定理论在提高系统性能方面的潜力，对于未来相关领域的研究和发展具有重要的参考价值。