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本课题将PDF(Pseudo Derivative Feedback) 控制以及在其基础上添加反馈元件的PDF+控制应用于延时控制系统,在输出功率有限的情况下,遵循Phelan教授的方法进行线性分析,利用约束优化方法对系统进行优化,从而得出它们的最优控制器系数。通过MATLB软件进行系统仿真来验证结果的正确性,在此基础上分析控制器系数变化对系统性能的影响,且分析还包括PDF控制﹑PDF+控制各性能指标的比较。
首先,建立PDF和PDF+延时控制系统的模型,给出系统的控制框图,并根据框图求出系统的动态特性方程。
其次,采用了连续法求出系统对阶跃参考输入的时域响应,并应用D分割法得出系统稳定的参数范围。
再次,建立目标函数以及约束条件,选取适当的梯度步长,采用约束优化方法中的最速下降法,结合最小超调的约束对控制器系数进行优化,从而得到系统的最优控制器系数。
最后,采用MATLAB软件编程仿真出各响应曲线来验证最优控制器系数的正确性,从而证明约束优化方法的可行性。结合控制系统的实际需要,进一步调节控制器系数,最终使得响应成为符合要求的最优响应。基于响应(包括阶跃、斜坡的参考输入以及阶跃干扰输入),透彻地分析参数变化对系统性能的影响,并对延时PDF控制系统和延时PDF+控制系统的各项性能指标进行比较,最终发现在具有延时环节的情况下,添加了反馈元件的PDF控制系统性能得到了很大的提高。