基于数据驱动的感应电机多模型逆自适应解耦控制

提出一种基于数据驱动的感应电机多模型逆自适应解耦控制方法. 首先, 利用仿射聚类法(AP) 对电机系统的输入输出数据进行聚类, 再基于聚类结果和隶属度函数建立相应的神经网络多模型逆, 以实现解耦控制. 针对电机系统运行过程中电机参数变化问题, 采用粒子群优化算法(PSO) 在线调节子模型权值, 以改善逆模型失匹造成解耦控制性能下降的问题. 仿真实验表明, 所提出的方法能对电机的转速和磁链实现良好的解耦控制, 且对电机系统工况参数变化具有良好的自适应能力.

     

两电机变频系统神经网络广义逆内模控制

为了提高非线性强耦合的两电机变频调速系统的解耦控制性能和鲁棒性能,提出了基于神经网络广义逆系统的二自由度内模控制方法。先对原系统数学模型进行广义逆存在性分析,进而推导出原系统的广义逆数学模型,再用动态神经网络逼近广义逆模型,从而串接在原系统之前组成广义伪线性复合系统,实现系统的解耦线性化与开环稳定,有利于系统的综合。然后对广义伪线性系统引入二自由度内模控制,保证系统的鲁棒稳定性。最后基于S7-300的平台,做了相关的试验研究。结果表明,该方法不但能够很好地实现系统的解耦,而且当系统存在建模误差和负载扰动的情况时,仍能使系统保持高性能的控制。     

三电机驱动系统的神经网络模糊自整定解耦控制

多电机驱动系统是一种多输入多输出、非线性、强耦合的系统.它广泛应用在许多需要高精度协调控制的驱动领域,比如电动汽车驱动、城市轨道交通以及印刷业等.本文提出了一种新的方法用于三电机驱动系统的速度与张力的解耦控制,其核心由模糊自整定控制与BP神经网络广义逆组成.首先,由神经网络广义逆与原系统串联实现复合伪线性系统;其次,在该伪线性系统中采用模糊自整定方法.仿真结果表明:所提方法能有效实现速度与张力间的解耦,将三电机驱动系统转化为多个具有开环稳定性的单输入单输出线性子系统,同时系统的响应速度快、超调量小、瞬态时间较短,具有良好的跟踪性能,这有助于改善系统的启动特性,降低系统振荡.     

高超飞行器的再入非线性鲁棒控制

针对再入段高超飞行器非线性动力学模型存在不确定性和干扰,基于奇异摄动理论提出了鲁棒变结构+动态逆内外环解耦控制方法.为避免在线实时求逆,控制系统的外环基于简化的模型设计自适应滑模变结构控制律,通过反馈干扰观测器在线估计广义干扰量,实现角度的跟踪和闭环系统的稳定,抑止外来干扰.强耦合的姿态动力学内环采用动态逆跟踪角速度指...     

基于定转子电阻误差补偿的感应电动机自适应逆解耦控制研究

对于具有多变量、非线性、强耦合、慢时变等特征的异步电动机调速系统, 实现定子磁链与电磁转矩的高精度动态解耦是提高系统性能的关键. 首先通过非线性状态反馈建立感应电动机的积分逆模型, 并在此基础上提出了一个基于定、转子电阻误差补偿的感应电动机自适应逆解耦控制方法, 将补偿后的积分逆模型串联到对象的输入端建立广义被控对象. 复杂的感应电动机调速系统被解耦成电磁转矩与定子磁链的两个独立回路, 利用线性系统理论分别对独立回路进行综合设计, 实现定子磁链和电磁转矩对各自给定值的渐近跟踪. 利用Matlab进行了仿真实验, 实验结果验证了建议方案的有效性和可行性.     

无轴承同步磁阻电机逆系统解耦控制仿真研究

研究无轴承同步磁阻电机稳定性控制问题,由于无轴承同步磁阻电机是一个强耦合的非线性系统,为实现负载条件下的稳定悬浮运行,需解除电机转矩和径向悬浮力等多变量之间的耦合关系。针对前馈补偿解耦的缺陷,给出了无轴承同步磁阻电机包含转矩控制和悬浮力控制的统一数学模型,证明电机逆系统存在,设计了一种通过非线性状态反馈的逆系统解耦控制方案,将复杂的无轴承同步磁阻电机系统解耦成两个转子径向位置二阶积分子系统和一个转速一阶积分子系统,并用PI和PID调节器分别对转子位置与转速进行综合设计。运用MATLAB软件对电机控制系统进行仿真。仿真结果证明,解耦控制方案的有效性,为电机系统优化设计提供了保证。     

无轴承异步电机的非线性逆解耦控制

针对无轴承异步电机多变量、非线性和强耦合的特点,采用基于逆系统理论的控制方法对其进行解耦控制.首先简要介绍了无轴承异步电机的基本原理,推导出电机旋转部分和径向悬浮力的数学性型.然后对转矩绕组采用非线性逆解耦控制.而径向悬浮控制所需的转矩绕组气隙磁链值可以在逆解耦控制的基础上通过系统辨识获取,从而实现转子的稳定悬浮.最后...     

基于LS-SVM逆系统的无轴承异步电机解耦控制

无轴承异步电机具有非线性、多变量和强耦合的特点,要实现电机稳定悬浮和旋转运行,必须对其进行非线性动态解耦控制。为了克服逆系统方法精确建模难的局限性,采用基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)α阶逆系统方法对无轴承异步电机进行动态解耦控制的研究。首先利用最小二乘支持向量机辨识出无轴承异步电机的逆模型,然后将它串联在原系统前,将无轴承异步电机解耦成四个独立的伪线性子系统-2个径向位移子系统、一个速度子系统和一个磁链子系统。为保证鲁棒性能,最后对解耦后的系统采用非线性内模控制策略。研究表明,LS-SVMα阶逆系统方法能够实现无轴承异步电机径向悬浮力和旋转力之间的动态解耦控制,控制系统具有良好的静态和动态性能。     

多输入多输出非线性系统的最小二乘支持向量机广义逆控制

针对神经网络逆控制存在的不足, 对一类模型未知且某些状态量较难测得的多输入多输出(MIMO)非线性系统, 在状态软测量函数存在的前提下, 提出一种最小二乘支持向量机(LSSVM)广义逆辨识控制策略. 通过广义逆将原被控系统转化为伪线性复合系统, 并可使其极点任意配置, 采用LSSVM代替神经网络拟合广义逆系统中的静态非线性映射. 将系统的状态量辨识与LSSVM逆模型辨识结合, 通过LSSVM训练拟合同时实现软测量功能. 最后以双电机变频调速系统为对象, 采用该控制策略进行仿真研究, 结果验证了本文算法的有效性.     

神经网络在感应电动机调速系统中的应用研究

研究感应电动机凋速系统解耦控制问题.感应电动机调速系统是一个非线性、多变量和强耦合控制对象,传统的线性方法无法找到合适的描述模型,导致解耦控制性能相当的差.在体现适应性、实时性和鲁棒性的问题上,为了提高感应电动机调速系统解耦控制性能,将逆系统方法与神经网络相结合,提出了一种基于神经网络逆系统的感应电动机调速解耦控制方法.首先根据感应电动机调速系统的特点,建立合适的数学模型,并进行伪线性系统构造;然后采用神经网络对逆系统模型进行辨识,通过神经网络自学习实现高性能解耦控制;最后在matlab平台下进行了仿真和对比实验.实验结果表明,方法能很好实现解耦控制,使传统解耦控制方法的缺陷得到克服,具有较强适应性和鲁棒性.     

神经网络广义逆系统控制

提出适合于高阶非线性系统线性化解耦的广义逆系统.它与被控系统复合后,不但能实现原系统的线性化和解耦,而且通过合理地设计逆系统,可使伪线性复合系统的极点在复平面上任意配置.进一步提出由静态神经网络和若干积分惯性等线性环节组成的神经网络广义逆系统,为模型未知且内部状态不易测量的高阶非线性系统的线性化解耦控制提供一条有效途径,进一步拓展了神经网络逆系统控制方法的适用范围.     

神经网络广义逆系统控制

提出适合于高阶非线性系统线性化解耦的广义逆系统，它与被控系统复合后，不但能实现原系统的线性化和解耦，而且通过合理地设计逆系统，可使伪线性复合系统的极点在复平面上任意配置，进一步提出由静态神经网络和若干积分惯性等线性环节组成的神经网络广义逆系统，为模型未知且内部状态不易测量的高阶非线性系统的线性化解耦控制提供一条有效途径，进一步拓展了神经网络逆系统控制方法的适用范围。     

一种新型神经网络广义逆系统

提出一种新型带有反馈环节的广义逆系统方法,并给出了其存在性的证明．该方法首先利用神经网络构造被控对象的α 阶逆系统,通过改变反馈环节参数可随时任意配置复合系统极点,无需重新构造广义逆系统．分别对ＳＩＳＯ 和ＭＩＭＯ 非线性系统进行仿真研究．仿真结果表明,在配置极点变换时,利用该方法构造的广义逆系统仍可对原系统实现有效的线性化和解耦．     

Repeatable generalized inverse control strategies for kinematicallyredundant manipulators

The issue of generating a repeatable control strategy which possesses the desirable physical properties of a particular generalized inverse is addressed. The technique described is fully general and only requires a knowledge of the associated mill space of the desired inverse. While an analytical representation of the null vector is desirable, ultimately the calculations are done numerically so that a numerical knowledge of the associated full vector is sufficient. This method first characterizes repeatable strategies using a set of orthonormal basis functions to describe the null space of these transformations. The optimal repeatable inverse is then obtained by projecting the null space of the desired generalized inverse onto each of these basis functions. The resulting inverse is guaranteed to be the closest repeatable inverse to the desired inverse, in an integral norm sense, from the set of all inverses spanned by the selected basis functions. This technique is illustrated for a planar, three-degree-of-freedom manipulator and a seven-degree-of-freedom spatial manipulator     

A solution to the inverse kinematics of redundant manipulators

A solution to the inverse kinematics is a set of joint coordinates which correspond to a given set of task space coordinates (position and orientation of end effector). For the class of kinematically redundant robots, the solution is generically nonunique such that special methods are required for obtaining a solution. The method addressed in the paper, introduced earlier and termed “generalized inverse,” is based on a certain partitioning of the Jacobian functional corresponding to a nonlinear relationship of the inverse kinematics type. The article presents a new algorithm for solving the inverse kinematics using the method of generalized inverse based on a modified Newton-Raphson iterative technique. The new algorithm is efficient, converges rapidly, and completely generalizes the solution of the inverse kinematics problem for redundant robots. The method is illustrated by numerical examples.     

基于支持向量机广义逆的直线永磁游标电机内模解耦控制

针对直线永磁游标电机这一多变量、强耦合的非线性系统, 提出一种基于支持向量机广义逆内模控制的方法. 在证明其数学模型存在广义逆的基础上, 通过支持向量机来辨识原系统的广义逆系统, 经复合后得到具有线性关系的伪线性系统, 然后引入内模控制方法设计附加控制器以增强整个系统的鲁棒性. 仿真结果验证了所提出方法具有良好的解耦性能和抗干扰特性.

     

一种约束输入输出的隐式广义预测控制新算法

基于CARIMA模型提出了一种约束输入输出的隐式广义预测控制算法.针对广义预测控制问题,在整个预测时域和控制时域,对输入幅值,输入增量和输出幅值施加了约束,引入了输入输出柔化系数,从而简化了目标函数,减小了计算量,该算法不必求解逆矩阵;并采用了隐式广义预测自校正控制算法,利用并列预测控制器间的特点,直接辨识输出预测器中的参数,从而避免了在线求解Diophantine方程.该算法占用内存小,计算速度快,仿真结果表明该算法具有良好的控制性能.     

组合杂交元CHH(0-1)的改进

通过用能量协调条件限制应力空间构造六面体杂交元CHH(0-1)时,需要求解消耗大量机时的广义逆矩阵．本文给出了能量协调条件下应力的显式格式,避免了求解广义逆,这种新的方法在保留CHH(0-1)的高性能同时,大大提高了计算效率并更加容易编程实现．     

On transmission zeros and zero directions of multivariable time-invariant linear systems with input-derivative control

The purpose of this paper is to investigate the problem of finding inputs which generate zero outputs in linear systems whose state equation contains the derivative of the input. The method developed makes use of the simplest matrix generalized inverse, the {1}-inverse.     

Tracking control of a two-wheeled mobile robot using input–output linearization

This paper discusses the tracking control of two-wheeled mobile robots that have more outputs than inputs. If the number of inputs and the number of outputs are not the same, the inverse of the decoupling matrix in the input–output linearization does not exist. Therefore, a modified input–output linearization method is proposed, to solve the problem by means of a generalized inverse that provides a least-squares solution. The experimental results show that the tracking of posture, position and orientation (the 3-output case) has advantages over position tracking (the 2-output case) from the viewpoint of input power efficiency, because smoother responses can be obtained by considering the orientation.