永磁直线伺服系统自适应模糊鲁棒控制器

为了保证永磁直线伺服系统的跟踪性能,消除负载扰动、端部效应、非线性摩擦及系统参数变化等不确定因素的影响,根据自适应模糊控制和H_∞鲁棒控制提出了相应的控制策略.控制器由自适应模糊控制项和H_∞鲁棒控制项组成,自适应模糊控制项用来逼近理想控制律;H_∞鲁棒控制项用来克服模糊逼近误差和外界干扰对输出跟踪误差的影响,并利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性.仿真结果表明,该方案有很强的鲁棒性,同时也使系统具有较好的跟踪性能,大大提高了直接驱动直线伺服系统的鲁棒跟踪精度.     

永磁直线同步电动机自适应摩擦补偿控制

针对永磁直线同步电动机（PMLSM）伺服系统的精度受非线性摩擦力、动子质量变化等因素影响这一问题,设计了基于库仑摩擦的模型参考自适应系统,以对摩擦力进行在线补偿.设计了满足系统位置性能要求的IP位置控制器;将模型参考自适应参数辨识器与摩擦补偿自适应控制系统相结合,采用模型参考自适应参数辨识器对变化的动子质量加以辨识,使基于库仑摩擦的模型参考自适应系统中的动子质量参数得到更新.仿真结果表明,该方法提高了系统的位置跟踪精度,同时增强了系统的鲁棒性能.     

气动人工肌肉关节的饱和自适应鲁棒控制

为了实现脉宽调制(PWM)高速开关阀控制的气动人工肌肉单关节的轨迹跟踪,采用了一种基于不连续映射函数的饱和自适应鲁棒控制(SARC)策略.针对非线性系统中存在的参数不确定性和未建模特性,结合确定性鲁棒控制和自适应控制,保证了控制系统全局稳定性,减小了由于参数的不确定造成的系统不确定性.仿真结果表明,在多组不同建模误差和外加干扰影响下,闭环系统状态都能在有限时间内到达并保持在期望的收敛域内,施加参数自适应律能显著提高跟踪性能     

一种直流力矩电机系统的自适应摩擦补偿方法

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动,为提高转台位置跟踪精度,提出了一种新的自适应补偿方法.电机中摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的 LuGre 动态模型.该方法控制器包含一个参数自适应律和等效 PD 控制律来估计未知 LuGre 模型参数和负载力矩参数并给与补偿.最后 Lyapunov 方法和仿真结果证明该自适应补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪,提高了转台摇摆跟踪精度.     

基于数据驱动的鲁棒反步自适应巡航控制

为了实现高精度的鲁棒自适应巡航控制（ACC）,提出基于数据驱动的鲁棒反步自适应巡航控制算法. 利用反步技术设计虚拟控制器,将车辆间距控制转化为速度控制,避免速度相关型间距策略带来的间距与速度控制耦合;构建基于数据的耦合滑模面并设计状态观测器,补偿车辆复杂的非线性动力学特性、离散误差及外部干扰,提升控制算法的鲁棒性;利用反馈控制及鲁棒控制技术设计数据驱动的ACC鲁棒控制算法;分别选取固定时间间距、变时间间距策略,利用所提ACC算法及基于比例积分（PI）的ACC算法进行车辆自适应巡航控制对比仿真验证. 对比实验结果表明,所提算法在控制精度、鲁棒性方面具有优越性.     

基于模糊决策的推土机滑模鲁棒自适应控制

针对推土机作业效率低的问题,提出了一种推土机工作装置的自动控制方法.根据推土机发动机转速和转速变化率,结合操作经验和试验结果,采用模糊决策的方法对铲刀位置进行优化.考虑电液伺服系统的特性,设计了一种基于逐步递推方法的滑模鲁棒自适应控制器,用以跟踪经过模糊决策的铲刀目标位置.利用逐步递推方法和状态反馈线性化的方法,得到系统的滑模控制器;依据Lyapunov稳定性理论,得出系统的参数自适应律,并在自适应控制中引入鲁棒控制的设计方法,实现对模糊决策量的精确位置跟踪控制.实验结果表明,滑模鲁棒自适应控制具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能,模糊决策合理地优化铲刀目标调整位置,提高推土作业效率.     

改进的变步长自适应滤波及Eckart加权抑噪算法

针对已有的变步长自适应滤波算法对噪声干扰敏感的问题,提出改进的变步长最小均方误差自适应算法,该算法对误差的自相关时间均值估计做遗忘加权补偿,并改步长因子固定范围约束为动态变化约束,一方面克服了单纯采用自相关时间均值估计调整步长所导致的步长因子快速衰减,获得了较快的收敛速度;另一方面相比基于Sigmoid函数的变步长算法,具有更平滑的步长变化和更低的稳态失调噪声.在改进算法中引入Eckart加权进一步抑制了自适应滤波器权系数伪峰,采用滑动窗遗忘加权降低了计算复杂度.将新算法及其Eckart加权应用于自适应时延估计仿真实验,结果表明：相比于已有的2种参数固定条件下的变步长自适应滤波算法,改进算法获得了更好的高斯噪声和突变噪声干扰下的时变时延跟踪性能.     

一种直流力矩电机系统的自适应摩擦补偿方法

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动，为提高转合位置跟踪精度，提出了一种新的自适应补偿方法。电机中摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的LuGre动态模型。该方法控制器包含一个参数自适应律和等效PD控制律来估计未知LuGre模型参数和负载力矩参数并给与补偿。最后Lyapunov方法和仿真结果证明该自适应补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪，提高了转台摇摆跟踪精度。     

基于重复控制补偿的电液位置伺服系统分数阶PID控制

针对电液位置伺服系统参数时变和外负载干扰等不确定性,建立了电液位置伺服系统数学模型.为了提高电液位置伺服系统的跟踪精度,基于分数阶控制理论,引入重复控制回路,提出一种基于重复控制补偿的分数阶PID控制策略,采用Oustaloup滤波算法实现分数阶微积分运算.应用MATLAB/Simulink仿真软件对控制策略进行验证,分析了系统开环增益、伺服阀固有频率和阻尼比、动力机构固有频率和阻尼比等参数摄动时的跟踪效果.仿真结果表明:所提控制策略有效提高了电液位置伺服系统的跟踪精度,抗参数摄动能力较强,鲁棒性较好.     

考虑管路效应的液压伺服系统动态特性分析

推导了考虑管路效应的电液位置伺服系统数学模型,其管道特性采用分布参数模型描述,应用计算机仿真方法研究了系统的动态特性．研究结果表明所提供的数模及算法有效精确,并有助于进一步认识管道对电液位置伺服系统频率特性的影响．     

一类中立非线性系统的未知参数谐波扰动补偿

对于一类受到外部未知参数谐波信号干扰下的中立非线性不确定系统,提出了一种基于自适应前馈补偿的控制器设计方法。首先设计非线性观测器将未知扰动估计问题转换为参数辩识问题,并在前馈通道对扰动进行抵消,其次设计具有鲁棒性能的状态反馈控制器来抑制未建模动态,从而在外部扰动和模型参数不确定同时作用下,使系统具有较好的控制性能。对二关节机械臂的仿真证明该方法的有效性。     

Robust control of uncertain robotic systems:An adaptive friction compensation approach

This paper solves the robust control problem of robotic manipulator systems with uncertain dynamics by friction compensation approach. A weighting factor is introduced to distinguish the role of friction in control process by comparing the directions of sliding vector and friction. Utilizing the weighting factor, model-based and model-free adaptive friction compensation controllers are designed to achieve asymptotical tracking of the desired joint-space trajectory according to the knowledge of friction. The damping property of friction is fully used to improve the control performance by compensating the friction harmful for the stability, and on the other hand, utilizing the beneficial friction. Numerical simulations are given to demonstrate the control performance of the proposed approach.     

固定翼无人机自适应滑模控制

针对固定翼无人机的姿态和速度控制中存在不确定和外部扰动的问题,设计自适应超螺旋滑模干扰观测器和控制器,实现了固定翼无人机对速度指令和姿态指令的有限时间精确跟踪.首先建立固定翼无人机速度模型和基于四元数的姿态误差模型;进而在该模型的基础上针对无人机飞行过程中的外部扰动和不确定问题,采用自适应超螺旋滑模算法设计干扰观测器对干扰和不确定进行快速估计,并在此基础上设计多变量超螺旋控制器使固定翼无人机快速、精确地跟踪期望的速度和姿态指令;最后基于Lyapunov理论证明了该系统的稳定性.仿真结果表明:所提出的综合控制策略可以实现固定翼无人机速度与姿态的快速精确跟踪并具有良好的鲁棒自适应能力,而且针对无人机不同的飞行指令,使用该控制策略都能使无人机快速稳定的达到预期目标.     

基于观测器摩擦补偿的机电系统高精度控制

针对机电作动系统在低速阶段摩擦非线性明显且同时存在其他干扰,易导致系统跟踪精度、稳定性下降这一问题,设计基于非线性观测器摩擦补偿的自适应鲁棒控制器. 针对摩擦非线性,利用LuGre摩擦模型描述系统的摩擦现象,提出非线性观测器对模型的内部摩擦状态进行观测. 针对系统摩擦系数、转动惯量及其他不确定性参数,设计参数自适应律进行估计. 利用前馈补偿的方法,对摩擦非线性和参数不确定性进行补偿,设计鲁棒项克服系统的其他扰动. 利用Lyapunov稳定性定理证明了提出的控制器在存在扰动的情况下可以实现系统的有界稳定性. 实验结果表明,提出的控制器具有较高的控制精度与较强的鲁棒性,跟踪精度较传统的PID控制器提高了一个数量级.     

复合材料成形液压机自适应鲁棒运动控制

针对复合材料液压机电液系统中广泛存在的参数不确定性、不确定非线性和外干扰,设计基于非连续映射的非线性自适应鲁棒运动控制器. 自适应控制器对系统参数进行在线估计,所估计的参数虽不能完全收敛到真实值,但可以限定在上确界和下确界范围内,满足鲁棒控制不确定量上、下界的要求;参数自适应律渐进消除了参数不确定性引起的模型补偿误差,保证输出跟踪可以拥有规定的瞬态和稳态响应性能. 鲁棒控制律可以抑制未建模动态、参数估计误差和外干扰的影响. 利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性. 仿真和实验结果表明,设计的控制器对所规划的运动轨迹具有精确的跟踪控制和强鲁棒的控制性能.     

负载不确定的柔性机械臂自适应自抗扰控制

为解决末端具有不确定负载的柔性机械臂的位置控制问题,设计了自适应自抗扰控制器.采用奇异摄动理论将多柔性连杆机械臂动力学系统分解为快时标和慢时标两个子系统.针对快时标子系统设计线性二次型控制器,用于快速抑制柔性连杆的振动,将快时标状态变量转移到慢流形上;针对慢时标子系统,设计自抗扰控制器,用于跟踪期望角度.针对末端负载的不确定性,采用迭代最小二乘算法估计末端负载的质量,并在自抗扰控制器中进行补偿.结果表明:末端负载的不确定量达到预估负载质量的200%时,在15 rad/s范围内,角度控制的均方差0.08 rad,明显优于不对末端负载进行补偿的情况.在末端负载和机械臂运动速度都发生变化时,所提出的自适应自抗扰控制器具有一定的鲁棒性.     

一类非线性系统的神经网络鲁棒自适应控制

针对一类单输入单输出仿射非线性系统，提出了一类神经网络鲁棒自适应控制。设计过程中，采用RBF神经网络实现对系统中的未知非线性函数逼近，并考虑到存在逼近误差和外部干扰，采用滑模控制实现了系统的鲁棒控制。最后通过MATLAB仿真，证明了该方法的有效性。     

一种直流力矩电机系统的滞滑摩擦补偿方法

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性滞滑摩擦,使转台在PD控制下存在稳态误差的问题,应用具有stick-slip摩擦的直流力矩电机系统模型,推导了一种非线性补偿方法．该方法设计了一种非连续非线性的比例反馈力矩,使在PD控制下的转台电机系统具有惟一的平衡点,从而消除了滞滑摩擦引起的稳态误差．仿真结果证明了该非线性补偿方法的有效性．