本研究探讨了贝叶斯滤波与平滑技术在现代控制系统中的应用,提出了一种新颖的控制策略,旨在提升系统估计精度和响应速度。
第一章 方案设计
1.1 控制方案
为了实现各种复杂的控制任务,首先需要将被控对象与控制装置按照一定的方式连接起来以形成一个系统,即自动控制系统。通常情况下,输出量会被送回到输入端,并且与输入信号进行比较来产生偏差的过程被称为反馈。如果反馈的信号是通过减法操作与输入信号相抵消,使产生的误差越来越小,则称为负反馈;反之则为正反馈。采用负反馈并利用偏差来进行控制的技术即为反馈控制过程。由于引入了被控量的反馈信息,整个控制系统成为闭合回路系统,并因此被称为闭环控制系统。
自动控制原理主要研究的是这类闭环控制系统,在此基础上发展出了单闭环、双闭环以及多闭环等多种类型。本次报告将重点介绍单闭环和双闭环两种类型的控制系统。
1.1.1 单闭环控制系统
对于电机调速系统而言,其性能指标之一是调节范围与静差率之间的矛盾关系。引入转速负反馈可以有效解决这两者之间的冲突,从而既可以扩大调速范围又能够降低静差率。如图 1-1 所示,在该系统中被控制量作为反馈信号输入到控制系统,并且将给定电压与实际输出进行比较以获取偏差值来进行调节。
在直流电机的调速过程中,当电动机轴上安装有测速发电机后可以得到一个与转速成正比关系的反馈电压。这个反馈电压和设定的目标速度之间的差值经过比例放大器处理之后产生控制信号来驱动电力电子变换器进行下一步的操作。
图 1-1 带直流调速系统的原理图
其具体的调节过程如下:被控量为转速n,给定的参考值是目标转速电压Un*。电动机轴上的测速发电机TG(Tachometer Generator)用于测量实际转速并产生相应的反馈电压 Un。该反馈信号与设定的目标速度进行比较后得到偏差电压∆U,并通过比例放大器A处理之后生成控制信号 Uc,进而驱动电力电子变换器PE执行相应操作。
在调速系统中,这种基于误差的比例调节通常被称为P(Proportional)控制器。