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前言

本教程主要在经典控制、现代控制、非线性控制的基础上,以M3508电机为控制对象(控制器为dSPACE),利用Matlab软件进行控制器设计与分析,并在dSPACE上将算法实现出来,尽可能将理论和实践结合起来,帮助HRIG Lab的小伙伴对控制有一个初步的概念,同时相关公式和算法也方便读者作为实践参考。

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从经典控制到现代控制,所有的控制算法的设计和分析都依赖于线性系统模型。在第一部分完成对系统模型的辨识后,本节我们介绍控制器设计和参数设计方法,并对M3508电机转速和位置进行控制。

速度控制 - 比例反馈

首先考虑最简单的反馈控制形式 - 比例控制,构建反馈控制回路后系统结构如下:

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经典控制在处理SISO系统上有较好的效果,不管是理论分析和设计方法都较为系统丰富。但实际的控制系统往往不止包含唯一的输入输出,例如电机的角度和速度都输系统的输出,这时候现代控制理论的状态空间方法将会发挥作用。本小节介绍基于状态空间模型的状态反馈、LQR、卡尔曼滤波等。

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前面我们讨论的所有系统均为线性系统,线性系统的分析和设计方法已经相当成熟和完善。但实际物理世界中的完美线性系统几乎不存在,摩擦、迟滞、饱和等各种非线性特性是几乎无法避免的,也因此发展出了一套非线性系统的分析和控制的方法。本小节简单介绍非线性控制中的反馈线性化、自适应控制和滑模控制等方法。

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