一种基于水平精对准的阻尼网络设计

研究惯性导航中惯性阻尼器优化设计,在惯导阻尼研究中,针对惯导系统传统阻尼系统存在阻尼网络设计复杂、振荡性误差收敛速度较慢及状态切换产生较大超调误差等问题,为改善阻尼网络效果,提出一种采用初始水平精对准网络的阻尼方案,通过合理设计可调参数进行仿真设计,仿真验证了研究提出的阻尼网络的可行性。仿真结果表明,改进网络能够有效抑制舒拉振荡误差的影响,收敛速度较传统阻尼方法有较大提升,并使网络设计大为简化。同时,改进方法通过引入前馈可调回路,能够快速而有效地抑制无阻尼状态向阻尼状态切换时的超调误差。     

水平阻尼作为干扰的平台式惯导统一控制方程

研究惯导系统统一控制的优化设计。传统的统一控制采用一体化设计方案,通用性不强。为简捷高效地实现惯导计算机的程序编排,提出了将水平阻尼作为干扰项的平台式惯导统一控制。通过改变系统框图结构,将无阻尼惯导系统和阻尼网络人为分离,水平阻尼网络的输出可视为干扰项。系统控制方程始终采用无阻尼条件下的表达式,惯导系统控制和阻尼网络可以实现模块化设计,使控制的实现形式和推导过程大为简化。给出了惯导计算机的运算流程,并分别在静、动基座条件下,对无阻尼、内水平阻尼和外水平阻尼状态的惯导系统做了仿真。结果表明新的统一控制模型有效体现了惯导系统的参数变化,且设计简便,具有更好的实用性。     

基于小波神经网络的加工过程自适应控制

把信息熵、小波分析和神经网络相结合,提出了基于小波神经网络的加工过程自适应控制系统及其自适应控制算法。提出并定义了广义熵方误差函数,在理论上证明了广义熵方误差函数的有效性。用广义熵方误差函数准则取代BP算法的均方误差准则,用自适应地搜索小波基函数和自适应地调整小波的尺度参数、平移参数和神经网络权值的方法对参数变化的切削力进行在线控制。仿真结果表明,该系统响应快,无超调,比传统的加工过程神经网络自适应控制具有更好的控制效果。     

基于自适应卡尔曼滤波的双惯导采煤机定位方法

基于惯导的采煤机定位方法存在误差累计、姿态角及位置漂移等固有缺陷,虽然引入误差补偿技术和多传感器组合定位技术可在一定程度上减小误差,但效果有限。针对上述问题,提出了一种基于自适应卡尔曼滤波的双惯导采煤机定位方法。实时同步采集安装在采煤机上的2套惯导系统的加速度和姿态角,以惯导系统的位置作为状态量,惯导系统之间的距离和夹角为观测量,建立了双惯导定位模型,以克服单惯导定位误差累计的缺点。然而,双惯导系统输出存在较大差异时会导致双惯导定位模型出现状态突变,降低定位模型准确度,因此采用自适应卡尔曼滤波算法,通过计算基于残差的卡方检验值评估双惯导定位模型是否发生状态突变,并采用三段模糊判别函数动态调整过程噪声的协方差矩阵,以降低状态突变对定位精度的影响。仿真和实验结果表明,自适应卡尔曼滤波相比扩展卡尔曼滤波的抗干扰能力更强,有效减小了状态突变时的估计误差;基于自适应卡尔曼滤波的双惯导采煤机定位方法的定位误差比单惯导的定位误差在各方向上均有所减小。     

基于UKF的惯导/被动导引头组合位置修正方法

在导弹末制导阶段,结合自适应UKF滤波方法和直接滤波模型实现惯导/被动导引头组合导航,以提高惯导系统定位精度.首先采用惯导参数和导引头视线信息建立非线性模型,然后结合模型特点对UKF滤波流程进行简化,并针对系统状态变化较快和量测噪声不稳定的特点给出改进的自适应UKF滤波方法,能实现视线信息辅助修正惯导系统位置误差.仿真结果表明,该滤波方法具有较高的估计精度和较快的收敛速度,7s时惯导/被动导引头组合定位误差不高于30m.     

虚拟同步发电机参数自适应调节

虚拟同步发电机技术借由控制器设计达到模拟同步发电机外特性的效果, 改善了含有新能源的电网系统 的稳定性. 根据虚拟同步发电机参数可调的特点, 可采用参数自适应调节优化系统动态性能. 但传统虚拟同步发电 机参数自适应调节仍存在两方面不足: 一方面, 大范围调整阻尼下垂系数和虚拟转动惯量, 对系统储能裕量要求高; 另一方面, 暂态调节过程中存在功率超调现象, 对电力设备不利. 本文引入输出速度反馈调节系统阻尼, 为改善系 统暂态稳定性提供了方便的调节手段; 其次, 根据系统暂态功角特性, 提出了参数自适应控制策略, 缩短了调节时 间, 将频率偏差减小至允许范围内, 改善了电网频率调节的暂态性能, 同时抑制了功率超调. 最后, 对比实验结果表 明本文控制策略优于现有的自适应控制策略.     

阻尼技术在捷联掼导系统误差补偿中的应用研究

在捷联惯导系统中,误差控制与补偿是影响系统精度的最重要环节和手段;结合工程实际应用,充分考虑捷联惯导系统周期性振荡的误差特性,将阻尼技术应用于捷联惯导系统误差补偿中;设计合理的阻尼回路,利用系统自身的速度信息和外界的速度信息,以消除系统的周期性振荡误差,从而提高系统的导航精度;理论分析和实验结果表明,阻尼技术可以有效地消除系统的振荡性误差,从而抑制系统误差的积累,是系统误差补偿一种有效的方法.     

基于模糊AKF地磁辅助导航的采煤机定位方法

针对惯导在采煤机定位时产生累积误差以及实时定位精度低等问题,提出了基于模糊自适应卡尔曼滤波(AKF)惯性地磁辅助惯性导航的采煤机动态定位方法.通过迭代最近等值点(ICCP)算法将惯导与地磁辅助技术组合,并引入模糊自适应的卡尔曼滤波方法,实现了在线自适应调整测量噪声方差阵.通过对采煤机进行定位仿真分析,结果表明:可克服惯导定位误差随时间累积的缺点,实现了采煤机实时高精度定位.     

一种无振荡误差的车载惯导系统测姿方法

车载GPS/INS组合导航系统中的卫星信号易受环境影响出现失锁,而惯导独立工作时处于无阻尼状态,其特有的机械编排导致解算的姿态信息中存在舒勒振荡和傅科振荡误差,因此无法满足测量系统对姿态信息的高精度需求。为此,提出一种基于罗经方案的无振荡误差的车载惯导姿态确定方法,通过将加速度计测量的载体运动加速度进行低通滤波处理,引入惯性坐标系并间接地建立载体与导航坐标系之间的姿态转换矩阵,改变惯导无阻尼解算模式并实现系统无振荡性误差的姿态信息的求解。试验结果表明,论文提出的无振荡误差测姿方法具有为车载平台提供准确姿态信息的可行性与可靠性。     

双积分系统阶跃响应快速无超调控制: 一种增益切换非线性PD控制

采用标准PD或PID控制器镇定双积分对象时,系统的阶跃响应必然存在超调:为此,设计了一种可以切换增益的非线性PD控制器,给出了系统阶跃响应无超调的充要条件,以及减小调节时间的方法.采用的切换规律是:当误差的幅值大于设定门限时,设计好的快速PD控制器投入工作,以加快误差的收敛:当误差的幅值小于设定门限时,设计好的强阻尼PD控制器投入工作,以抑制可能出现的超调.通过这两个控制器的配合作用,既能实现阶跃响应无超调,又能有效减小调节时间.仿真验证了该结论.     

基于小波多尺度分析的光纤陀螺振动误差分析与建模

针对振动环境对光纤陀螺性能的影响,对某型号的光纤陀螺进行了线振动实验并对实验结果进行了Allan方差分析。利用小波多尺度变换提取了光纤陀螺误差模型中的各误差项,分析并验证了零漂及噪声误差与Allan方差分析误差系数中的量化噪声、角度随机游走以及零偏误差与误差系数中的零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡之间的对应关系。随后利用RBF神经网络对小波多尺度分析提取的零偏误差建立模型并进行了补偿。仿真结果表明,本文提出的方法有效减小了振动环境下各误差项对光纤陀螺性能的影响, Allan方差分析结果中的五个误差系数均有较大下降,其中两项误差系数下降了一个数量级及以上,极大提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。     

基于小波多尺度变换的光纤陀螺振动误差分析与补偿

针对振动环境对光纤陀螺性能的影响,对某型号的光纤陀螺进行了线振动实验并对实验结果进行了Allan方差分析。利用小波多尺度变换提取了光纤陀螺误差模型中的各误差项,分析并验证了零漂及噪声误差与Allan方差分析误差系数中的量化噪声、角度随机游走以及零偏误差与误差系数中的零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡之间的对应关系。随后利用RBF神经网络对小波多尺度分析提取的零偏误差建立模型并进行了补偿。仿真结果表明,本文提出的方法有效减小了振动环境下各误差项对光纤陀螺性能的影响,Allan方差分析结果中的五个误差系数均有较大下降,其中两项误差系数下降了一个数量级及以上,极大提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。     

基于新型滑模算法的双摆旋转起重机消摆跟踪控制

本文针对旋转起重机系统中旋臂定位和两级摆动抑制问题，提出一种含有非线性滑模面的滑模控制算法.不同于传统的线性滑模面，非线性滑模面可以使闭环系统的阻尼比从开始的较小值变化为最终的较大值.较小的阻尼比可以为系统提供较快的响应速度而较大的阻尼比则可减小超调量从而使得旋臂更加精确地跟踪给定轨迹.通过李雅普诺夫定理验证系统稳定性.比较仿真结果表明，该方法在实现摆角抑制的同时，起伏角和旋转角的跟踪误差分别降低了大约40%和52%.     

二阶系统模糊自适应PID变阻尼控制仿真研究

为了改善二阶系统的动态性能,通常用速度反馈增大等效阻尼比的方法减小输出响应振荡和超调量,但阻尼比增大,系统响应迟钝,快速性变差.当无阻尼自然振荡角频率一定时,阻尼比是影响二阶系统性能的主要因素.在线调整速度反馈通道增益以改变阻尼比从而改善系统性能.由于很难准确建立系统跟踪偏差和偏差变化率与速度反馈通道增益之间的数学模型,所以,模糊自适应PID变阻尼控制结合PID控制和模糊控制的优点,运用模糊推理方法根据系统输出响应的不同阶段在线实时调整系统的阻尼比,从而提高系统快速性和稳定性.仿真结果表明该方法可行,系统动态性能得到明显改善,无超调现象,并具有良好的抗干扰性.     

Large errors in approximate decoupling of nonclassically damped linear second-order systems under harmonic excitations

A simple and commonly used approximate technique of solving the normalized equations of motion of a nonclassically damped linear second-order system is to decouple the system equations by neglecting the offdiagonal elements of the normalized damping matrix, and then to solve the decoupled equations. This approximate technique can result in a solution with large errors, even when the off-diagonal elements of the normalized damping matrix are small. Large approximation errors can arise in lightly damped systems under harmonic excitations when some of the undamped natural frequencies of the system are close to the excitation frequency. In this article, a rigorous analysis of the approximation error in lightly damped systems is given. Easy-to-check conditions under which neglecting the off-diagonal elements of the normalized damping matrix can result in large approximation errors are presented.     

Model-free robot joint position regulation and tracking with prescribed performance guarantees

The problem of robot joint position control with prescribed performance guarantees is considered; the control objective is the error evolution within prescribed performance bounds in both problems of regulation and tracking. The proposed controllers do not utilize either the robot dynamic model or any approximation structures and are composed by simple PID or PD controllers enhanced by a proportional term of a transformed error through a transformation related gain. Under a sufficient condition for the damping gain, the proposed controllers are able to guarantee (i) predefined minimum speed of convergence, maximum steady state error and overshoot concerning the position error and (ii) uniformly ultimate boundedness (UUB) of the velocity error. The use of the integral term reduces residual errors allowing the proof of asymptotic convergence of both velocity and position errors to zero for the regulation problem under constant disturbances. Performance is a priori guaranteed irrespective of the selection of the control gain values. Simulation results of a three dof spatial robotic manipulator and experimental results of one dof manipulator are given to confirm the theoretical findings.     

多相永磁同步电动机的Fuzzy-PI双模控制研究

本文对比研究了速度环采用模糊控制和PI控制的永磁同步电机的多相PMSM磁场定向控制.从仿真结果可以看出,模糊控制的速度响应有明显的稳态误差,而PI控制容易产生超调和振荡.为此,本文提出了速度环采用Fuzzy-PI双模的控制方法,这种方法减少了稳态误差和振荡现象,使多相PMSM运行性能得到了极大的改善.     

微机械陀螺的误差抑制电路研究

分析了微机械陀螺的正交误差和同相误差的来源及特点,提出了利用静电力反馈控制来抑制误差的技术方案.该方案利用反馈静电力在检测模态上产生等效电刚度和电阻尼,从而影响陀螺仪驱动和检测模态之间的刚度和阻尼耦合系数,进而抑制误差.为实现误差抑制设计了带有反馈校正环节的闭环检测电路并完成了仿真,仿真结果表明校正环节能够使系统的幅值和相位裕度达到25 dB和36.5°.对微机械陀螺进行频谱分析和性能测试比较,结果表明闭环检测情况下,误差量较开环测试减小了50%,标度因子的非线性度从2.89%减小到1.47%、带宽增加了15 Hz、零偏稳定性提高了1.3倍.     

Intelligently tuned wavelet parameters for GPS/INS error estimation

This paper presents a new algorithm for de-noising global positioning system (GPS) and inertial navigation system (INS) data and estimates the INS error using wavelet multi-resolution analysis algorithm (WMRA)-based genetic algorithm (GA) with a well-designed structure appropriate for practical and real time implementations because of its very short training time and elevated accuracy. Different techniques have been implemented to de-noise and estimate the INS and GPS errors. Wavelet de-noising is one of th...     

Error estimation of load identification based on linear sensitivity analysis and interval technique

This paper applies interval perturbation approach to load identification in the statistical energy analysis (SEA) framework, and the influence of the measurement errors of parameters on identified loads is revealed. By considering the damping loss factors and coupling loss factors with measurement errors as interval variables, the errors in identified loads can finally be estimated. The presented interval approach is demonstrated through the simulated study for a two-plate coupling structure and the simulated study for a plate-shell coupling structure. Meanwhile, the identified load with considering the measurement errors of the damping loss factors and coupling loss factors is compared with that without considering the measurement errors of the damping loss factors and coupling loss factors. The results show that the measurement errors of damping loss factors and coupling loss factors have a large effect on identified load, so the measurement errors of damping loss factors and coupling loss factors are non-ignorable when the high-frequency load identification based on SEA is carried out.