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研究生:林明宏
研究生(外文):Ming-Hung Lin
論文名稱:強健性小腦模型控制器之設計與應用
論文名稱(外文):Design and Applications of Robust Cerebellar Model Articulation Controller
指導教授:彭椏富
指導教授(外文):Ya-Fu Peng
學位類別:碩士
校院名稱:清雲科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:小腦模型控制器腦模型控制器Hinf控制技巧步階迴歸控制線型壓電陶瓷馬達
外文關鍵詞:cerebellar model articulation controller (CMAC)backstepping controlllinear piezoelectric ceramic motor (LPCM)
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本論文是以小腦模型控制器為主控制架構,提出以步階迴歸控制法則設計之強健性小腦模型控制系統,在此控制系統中是以小腦模型控制器(CMAC)用來學習理想的步階迴歸(Ideal Backstepping)控制法則,並且設計一補償控制器來補強小腦模型控制器與理想的步階迴歸控制法則之間的差異,此外,泰勒線性化技巧也將運用到小腦模型控制器上,並以Lyapunov穩定定理為基礎推導出控制系統之適應性規則(Adaptive Law),所以控制系統的穩定度是可以被證實的。最後,為了證實所提出控制系統的控制性能,所提出的控制系統將應用於線型壓電陶瓷馬達之位移控制。經由實驗結果證實所提出的控制系統能順利達到所需的高精密度之位移控制。接著以車輛追蹤防撞控制作為探討的主題,利用 控制技巧提出一強健性 遞迴式小腦模型控制器(RCMAC),在提出的強健性遞迴式小腦模型控制系統(RCMAC)其中遞迴式小腦模型控制器將被用來學習理想的反饋線性化控制法則,而強健控制器 則被設計用來縮小因不確定的動態系統。外來的干擾和近似誤差產生的影響。在強健性所推導遞迴式小腦模型控制器中適應性規則是利用 控制技巧和Lyapunov穩定定理,所以控制系統的穩定度是可以被證實的。最後,模擬的結果證實所提出的強健性 遞迴式小腦模型控制器系統對於車輛追蹤的防撞控制能達到優秀的追蹤目的。
In this thesis the cerebellar model articulation controller (CMAC) is the main controller. First , since the dynamic characteristics of the linear piezoelectric ceramic motor (LPCM) are highly nonlinear and time varying, it is difficult to design a suitable motor position controller to achieve high-precision position control at all time. An robust cerebellar model articulation controller (CMAC) via the backstepping control technique is proposed. In the robust CMAC backstepping control system, an adaptive CMAC is used to mimic an ideal backstepping control law and a robust controller is designed to compensate for the difference between the ideal backstepping control law and the adaptive CMAC. The adaptation laws of the control system are derived in the sense of Lyapunov stability analysis, so that the stability of the system can be guaranteed. the controlled LPCM possesses the advantages of good tracking control performance and robustness to uncertainties under wide operating ranges. The effectiveness of the proposed control system is verified with hardware experiments under the occurrence of uncertainties.
Then, an adaptive recurrent cerebellar model articulation controller (RCMAC) with a guaranteed performance is proposed for the car-following collision prevention systems to track periodic reference trajectories. In this control scheme, the proposed dynamic structure of RCMAC has superior capability to the conventional static cerebellar model articulation controller (CMAC) in efficient learning mechanism and dynamic response. The control laws for the robust RCMAC control system are derived based on the control technique and the Lyapunov stability analysis, so that system-tracking stability can be guaranteed in the closed-loop system. Finally, the proposed robust RCMAC control system is applied for the car-following collision prevention control. Simulation results show that this method can achieve favorable tracking performance for a safe car-following control.
中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vi
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究方法 2
1.3 論文大綱 3
第二章 小腦模型控制器 5
2.1 原始小腦模型的歷史 5
2.1.1原始小腦模型控制架構 7
2.2 小腦模型控制器 11
2.3 遞迴式小腦模型控制器 15
第三章 步階迴歸之強健性小腦模型控制器於線型壓電陶瓷馬達之位置控
制 18
3.1 簡介 18
3.2 線型壓電陶瓷馬達 19
3.2.1線型壓電陶瓷馬達動態數學模型 21
3.3 線型壓電陶瓷馬達之強健性小腦模型控制系統 22
3.3.1步階迴歸控制 24
3.3.2小腦模型控制器調整演算法 27
3.4 線型壓電陶瓷馬達驅動系統與實驗結果 31
第四章 強健性 遞迴小腦模型控制器之車輛追蹤控制 46
4.1 簡介 46
4.2 車輛排列模型 47
4.3 車輛動態模型 47
4.4 強健性遞迴式小腦模型控制器 49
4.4.1 控制理論概念 50
4.4.2 控制器設計 51
4.5 模擬結果 55
第五章 結論 73
參考文獻 75
簡歷 79
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