电机驱动机械人手臂的鲁棒自适应控制

针对电机驱动机械手的工作环境复杂负栽变动大难控制的问题,提出一种机械手的鲁棒自适应控制方法.通过代数运算将机器人手臂模型变换为线性误差系统加未知干扰的形式.设计误差系统的积分滤波器,通过合理地选择滤波器参数,可使滤波器输出渐近收敛到零.同时由滤波器可得到理想电流和干扰的更新估计.以理想电流为目标设计电机的控制律.基于Lyapunov稳定理论分析了该方法的稳定性,给出了稳定性充分条件.实例仿真结果表明该方法有效.     

基于LQG控制的EPS系统最优控制研究

电动助力转向系统存在着路面随机激励、转矩传感器测量噪声、模型参数不确定所引起的干扰等复杂因素,通过建立电动助力转向系统的数学模型以及加入随机干扰信号的系统状态空间表达式,设计了线性二次型高斯状态反馈控制器和Kalman滤波器。并以能耗及电机的实际助力电流与目标助力电流之间的误差最小为目标函数对EPS系统进行仿真分析,仿真结果表明:采用该最优控制方法能有效的抑制系统的外部干扰,提高系统的鲁棒性,使能耗及电机的实际助力电流与目标助力电流之间的误差达到最小。     

基于重复控制的高频稳压器研究

针对高频稳压器输出电流周期性误差干扰问题,提出重复控制解决方案,通过阐述重复控制原理,分析其稳定性,进而结合系统模型和滤波器设计重复控制器,并在仿真中加以验证,重复控制具有良好控制误差信号的特性和改善输出电流的能力。     

基于干扰观测器的不确定线性多变量系统控制

针对不确定线性多变量系统,提出一种基于干扰观测器(Disturbance observer,DOB)的保证系统内部稳定性的控制策略.以简单的结构和少量的计算代价实现鲁棒的控制效果,补偿外界干扰以及内部模型误差.通过引入一个闭环稳定性等价系统,辅助分析基于干扰观测器的多变量控制系统的内部稳定性,探讨在存在外部扰动及内部模型不确定性的情况下系统保证内部稳定的充分条件,指导外环控制器及内环干扰观测器中Q滤波器的设计.通过数值模型上的仿真验证了提出的控制方法的有效性.     

考虑驱动系统动态的机械手神经网络控制及应用

针对结构和参数均未知的机械手控制问题, 提出了考虑驱动系统动态的机械手神经网络控制方法, 采用稳定的径向基(Radial basis function, RBF)神经网络辨识机械手未知动态, 而附加的鲁棒控制可以保证存在神经网络的建模误差和外部干扰时系统的稳定性和性能, 并且该方法使机械手闭环系统一致最终有界. 同时开发了基于半实物仿真技术的机械手控制系统, 最后, 将本文方法与经典的PD控制器和自适应控制器在同一机械手平台上进行了实验验证与分析, 实验结果表明该方法具有良好的控制性能.     

机械手的模糊逆模型鲁棒控制

提出一种基于模糊聚类和滑动模控制的模糊逆模型控制方法,并将其应用于动力学 方程未知的机械手轨迹控制.首先,采用C均值聚类算法构造两关节机械手的高木-关野 (T-S)模糊模型,并由此构造模糊系统的逆模型.然后,在提出的模糊逆模型控制结构中, 离散时间滑动模控制和时延控制(TDC)用于补偿模糊建模误差和外扰动,保证系统的全局 稳定性并改进其动态和稳态性能.系统的稳定性和轨迹误差的收敛性可以通过稳定性定理来 证明.最后,以两关节机械手的轨迹跟随控制为例,揭示了该设计方法的控制性能.     

具有H_∞性能的机械手神经自适应跟踪控制

针对非线性不确定机械手系统的轨迹跟踪控制问题,提出一种具有H∞性能的神经自适应控制算法;该算法为机械手系统分别设计了主控制器和监督控制器;主控制器由神经网络控制为基础,基于滑模控制原理得到神经网络权值的自适应律;基于李亚普诺夫稳定性理论和鲁棒控制设计的监督控制器,补偿自适应神经网络对系统不确定项学习的误差,同时使系统具有H∞性能;通过二自由度机械手模型进行仿真实验,仿真结果验证了方法的有效性。     

二维直线电机的并联型无模型自适应复合控制

针对二维直线电机平台系统的XY轴协同控制问题,将PI与并联型无模型自适应相结合的复合控制方法应用于控制系统。该控制方法通过在每个子系统加入PI控制方法保证其稳定性,再通过并联型的无模型自适应控制方法来提高整个系统的跟踪性能,以减小系统位置误差。基于数据驱动的无模型自适应控制方法设计二维直线电机系统控制器,其优势在于无需被控系统精确数学模型,仅根据被控系统输入输出数据对系统进行控制。相比基于模型的控制方法,该方法能够减小未建模动态产生的干扰,有效提高控制精度。仿真及实物控制效果对比结果表明,这种复合控制方法明显提高了整个系统的稳定性和位置跟踪精度。     

基于步进电机的工业取料机械手的定位控制

给出了步进电机控制的工业取料机械手定位方法，给出了符合实际情况的电机升降速曲线图和软件实现方法。最后，通过实验证明了该方法精度高、稳定性好，目前该方法成功运用于工业取料机械手。     

三相电压源型PWM逆变器相电流重构策略研究

基于直流电流、开关状态及三相电流之间的关系，提出用直流电流和开关状态重构逆变器相电流的新方法．歼关状态由改进型电流滞环数字控制器产生．为减小测量噪声和重构相电流误差，设计了IIR（Infinite Impulse Response）数字滤波器．以感应电机矢量控制系统为例进行了仿真研究，结果表明新方法是有效的、准确的．该方法仅需一个直流电流传感器，降低了电机驱动系统成本，提高了系统的容错能力．该方法与电机模型参数及负载变化无关，适用于所有三相平衡电流的交流电机驱动系统．     

直流脉宽调速系统滑模变结构控制

在直流电机调速系统优化控制的研究中,针对常规滑模变结构控制的双闭环直流调速系统在添加负载扰动后转速响应存在静差的问题.为解决上述问题,提出了考虑扰动在内的转速环滑模变结构控制方案.由于扰动补偿作用的加入加大了电流给定的抖动,使回路电流脉动较大,在上述设计的基础上,在控制器输出添加了滤波器,有效的解决了上述问题.通过MATLAB仿真验证后,在dSPACE DS1103单板系统的支持下,将所设计的控制器与实际电机相连,通过在线调节参数,获取理想曲线.实验结果表明所设计的滑模控制器(smc)具有较好的鲁棒性,系统转速无超调,电流较平滑,抗扰能力较强,为直流电机调速系统优化提供了参考.     

无抖振离散重复控制器的设计与实现

针对周期参考/干扰信号下的不确定离散时间系统,提出一种基于吸引律的重复控制方法,在吸引律中"嵌入"干扰抑制措施,构造理想误差动态,并基于此设计重复控制器.文中推导出单调减区域、绝对吸引层和稳态误差带边界的表达式,用于整定控制器参数和表征闭环系统的跟踪性能,并给出了跟踪误差在无干扰时收敛于原点及在干扰存在时收敛进入稳态误差带内所需最多步数的表达式.设计的重复控制器不仅能够完全抑制周期干扰信号,而且可以消除系统抖振.在电机实验装置上的应用结果表明了所提出控制方法的有效性.     

基于采样测量值的不确定系统鲁棒H∞滤波

讨论了一类基于采样测量值的不确定系统鲁棒H∞滤波问题,所考虑的系统同时具有连续和离散干扰.对于所有的不确定性,研究了系统稳定性条件,并利用采样测量值设计了一个稳定的滤波器,滤波误差满足指定的H∞性能.给出了滤波器存在的充分条件,并利用矩阵变换得到了设计滤波器的LMI方法,通过求解LMI可以方便地得到滤波器的表达形式.最后,数值算例说明了所设计方法的有效性和可行性.     

非线性模糊间接和直接自适应控制器的设计和稳定性分析

提出卫种非线性模糊直接和间接自适应控制的统一设计方法,该方法把文献「１,２」中的监督控制器用Ｄ－控制来取代,在闭环系统的渐近稳定性分析中取消了要求逼近误差平方可积的条件,模糊控制器能克服外界干扰对系统误差的影响。仿真结果验证了该控制方案的有效性。     

受限的非仿射非线性系统的自适应控制

针对受限的非仿射非线性系统,结合自抗扰思想提出了非仿射系统的扩张状态观测器(ESO)设计,从而将辅助系统设计技巧拓展到了非仿射系统,然后利用反演和指令滤波器设计了自适应控制器,为受限的不确定非仿射系统提供了新的设计思路.为了补偿受限带来的影响,引入了辅助系统,它的状态被用来补偿跟踪误差.指令滤波器用来处理虚拟控制受限问题,同时获得虚拟控制导数的估计,避免了backstepping中对它的繁琐计算,扩张状态观测器被用来估计系统的未知非仿射非线性项和外部干扰.利用输入状态稳定性(ISS)分析了闭环系统的全局一致有界稳定性.最后仿真结果验证了该设计方案的有效性.     

基于反推法的永磁同步电机全局自适应控制

针对永磁同步电机运行中存在的参数及负载不确定性,研究了基于反推法的非线性全局自适应控制设计方法,分析了闭环系统的稳定性能．仿真结果表明,该控制方法能有效地克服电机运行中参数变化和负载干扰引起的跟踪误差,具有较强的鲁棒性能以及良好的跟踪性能．     

基于参数不确定机械臂系统的自适应轨迹跟踪控制

针对机械臂系统惯性参数及运动学参数不能准确测量进而影响轨迹跟踪性能的问题,提出一种任务空间自适应轨迹跟踪控制方法,通过定义关节角速度参考误差,并将任务空间的轨迹跟踪误差及运动学参数误差反馈给控制器,以改善系统稳定性,设计电机参数传输矩阵及电机参数自适应率,以抵消电机发热引起参数漂移对跟踪性能影响,并给出了稳定性证明.实验结果表明,该方法能够较好地克服电机参数漂移对跟踪控制性能的影响.     

输出误差约束下四旋翼无人机预定性能反步控制

针对外界干扰和输出误差约束条件下的四旋翼无人机的跟踪控制问题,提出预定性能反步跟踪控制策略.首先,将四旋翼无人机动力学模型转换为带有外界干扰的严反馈形式;然后,利用反步法设计控制器,通过引入障碍Lyapunov函数保证跟踪误差的预定性能,设计干扰观测器对外界干扰进行估计,并通过滤波器估计姿态子系统中部分虚拟控制输入的导数;通过稳定性分析说明所设计的控制器可以保证跟踪误差的有界稳定性,且跟踪误差一直处于预设边界内;最后,通过仿真验证所设计控制策略的有效性.     

基于分数延迟滤波器的宽带信号采样系统

介绍一种基于分数延迟滤波器的宽带信号采样系统设计方法。该方法将并行采样引入误差看作一个混合系统,在H∞最优化框架下,将此误差系统等效为一个有限维线性时不变数字系统。利用线性矩阵不等式组设计系统中的数字合成滤波器。实验结果证明,该系统能有效控制引入误差,在输入非理想带限信号时同样具有良好的性能。     

基于死区吸引律的离散重复控制

针对周期参考信号下的不确定离散时间系统,提出一种离散重复控制方法,利用死区函数设计新型的吸引律,将干扰补偿、抑制措施“嵌入”吸引律,构造理想误差动态,并基于此导出重复控制器。为了进行具体的控制器参数整定和表征闭环系统的误差动态行为,推导出了稳态误差带、单调减区域和绝对吸引层边界的表达式。所设计的离散重复控制器能够完全抑制周期对称干扰信号,控制器设计方法也适用于常值调节问题的定位控制。数值仿真及在电机伺服系统上的实验结果验证了所提出控制方法的有效性。