针对含夹心型间隙非线性位置控制系统的鲁棒内模控制方法

本文描述了一种用于含夹心型间隙（sandwiched backlash）系统的位置控制的鲁棒控制器设计。间隙具有非光滑和非线性特性，在许多系统的运行中不可避免，但会对反馈系统的稳定性和性能产生破坏性影响。本工作采用改进线性内模控制框架设计了一种鲁棒控制器。基于实验案例研究，考虑并比较了不同的控制器架构。实验测试平台由步进电机驱动的三平台结构组成。通过在步进电机周围闭合一个内部非线性反馈回路，以非破坏性和可控的方式将间隙引入系统。所设计控制器对大量间隙的鲁棒性得到了实验验证，在保持稳定性的同时观察到一些残余振动。实验还考察了在控制器中加入非线性元件以及改变控制器整定时间对残余振动水平的影响。描述了在有和无间隙情况下，控制器对线性系统变化与建模误差的鲁棒性，以及跟踪幅值渐增间隙下的平滑正弦指令信号的能力。基于案例研究得出结论：将线性内模控制设计方法与小死区相结合，可得到对间隙和线性系统变化均高度鲁棒的控制器，从而确保稳定性和良好性能。所需的鲁棒性通过调节控制器的整定时间和死区宽度参数来实现。