毕业设计Antiwindup变结构控制doc.doc

目 录 摘要………………………………………………………………………… 1 ABSTRACT…………………………………………………………………… 2 0 引言……………………………………………………………………… 4 1 Anti-windup控制的基础知识…………………………………………… 7 1. 1 饱和的基本概念……………………………………………………… 7 1. 2 抗饱和设计方法……………………………………………………… 9 1. 3 windup现象………………………………………………………… 10 1. 4 饱和非线性的数学描述…………………………………………… 11 1. 5 变结构的基本概念………………………………………………… 13 1. 5. 1 变结构控制…………………………………………………… 13 1. 5. 2 变结构系统的数学模型……………………………………… 17 1. 5. 3 变结构控制的特点…………………………………………… 20 1. 6自适应控制………………………………………………………… 21 2 Anti-windup的一般算法结构………………………………………… 22 2. 1 非线性结构………………………………………………………… 23 2. 2 线性结构…………………………………………………………… 23 2. 2. 1 传统的Anti-reset Windup………………………………… 23 2. 2. 2 条件作用技术………………………………………………… 25 2. 2. 3 特点…………………………………………………………… 26 3 Anti-windup变结构控制……………………………………………… 27 3. 1 Anti-windup变结构控制的基本原理……………………………… 27 3. 1. 1积分饱和作用…………………………………………………… 27 3. 1. 2条件积分法原理………………………………………………… 29 3. 2 Anti-windup变结构控制………………………………………… 29 3. 2. 1 其他几种积分限制方法………………………………………… 29 3. 2. 2 Anti-windup变结构控制……………………………………… 31 3. 2. 3分析比较………………………………………………………… 32 3. 2. 4 稳定性分析……………………………………………………… 32 3. 3仿真程序及分析…………………………………………………… 36 3. 3. 1 采用离散控制器进行仿真……………………………………… 36 3. 3. 2 采用Simulink方式进行连续控制器的仿真………………… 42 4 基于PD增益自适应调节的模型参考自适应控制…………………… 45 4. 1控制器的设计……………………………………………………… 45 4. 2稳定性分析………………………………………………………… 46 4. 3仿真程序及分析…………………………………………………… 47 5 系统的综合问题……………………………………………………… 53 5. 1 问题描述…………………………………………………………… 53 5. 2 解决方法…………………………………………………………… 54 6 结论与展望……………………………………………………………… 54 7 参考文献………………………………………………………………… 56 8 译文……………………………………………………………………… 58 9 原文说明……………………………………………………………… 73  摘 要 在工业生产过程中，饱和特性对实际系统的影响十分严重。当系统的偏差较大时，系统中的PI控制器的积分环节会使偏差积累，从而使系统的动态特性变差、甚至不稳定，这就是Windup现象中最普遍的一种——积分Windup现象。这是产生于控制器PI/PID积分部分的一种不良现象。系统设计过程中如果不考虑这种非线性因素的影响，会造成系统在大范围给定突变的情况下出现大超调现象，甚至造成系统不稳定。 解决这个问题的根本方法就是设计控制器抑制饱和现象的发生，并且当系统中出现饱和时可以尽快地退出饱和区。Anti-windup设计思想是引入适当的补偿环节使系统饱和时仍能达到比较满意的性能指标。 本文中，叙述了Anti-windup算法的发展过程，以及大致的分类情况和各种方法的应用特点。不同角度定义的Windup现象会产生不同类型Anti-Windup算法结构，大致可将其分为:线性结构和非线性结构算法。线性结构算法又产生两种主