压电驱动纳米定位台的线性自抗扰控制

压电驱动的纳米定位系统,磁滞严重降低其定位精度.基于磁滞逆模型的定位控制方法,可提高定位精度.然而,因其对模型依赖大,无法在内、外扰动因素存在时,仍保证良好的定位效果.为此,视磁滞为干扰,设计不基于磁滞及定位系统精确数学模型的自抗扰控制,利用扩张状态观测器主动估计磁滞,并实时补偿之,以保证定位精度.本文分析了扩张状态观测器的收敛性、闭环系统的稳定性;讨论了自抗扰控制参数与纳米定位系统动态响应间的关系;对比了PI控制和自抗扰控制的动态响应、时间与误差绝对值乘积积分、平均绝对误差和均方根误差,数值和实验结果均表明自抗扰控制优于PI控制,证实了自抗扰控制可主动估计磁滞、内部不确定性和外部扰动,在其降低定位精度之前即被补偿、保证良好的定位控制效果.     

压电加筋壁板结构的多模态自抗扰振动控制

针对压电加筋壁板结构多模态主动控制时存在振动模型和外界干扰难以确定等问题, 提出一种不依赖结构数学模型的多模态自抗扰振动控制方法. 首先,采用多回路的扩张状态观测器实时估计其他模态的输出叠加、输入耦合、高次谐波以及外界激励等组成的集总干扰, 并将估计值通过前馈补偿的方式消除干扰对整个控制系统的影响. 然后, 针对每个控制模态设计独立的PD反馈控制器. 为了提高整个控制系统的振动抑制性能, 结合多模态振动控制的特点, 引入一种具有实际意义的性能指标函数. 并基于此性能函数, 提出基于logistic映射的自抗扰振动控制器参数自动优化方法. 最后, 利用dSPACE半实物仿真平台, 搭建了四面固支壁板结构的压电振动控制实验系统.最后, 多模态干扰激励的实验结果表明了所提的多模态自抗扰振动主动控制方法的有效性.     

相位优化的压电纳米定位系统GADRC

压电驱动器的迟滞严重影响压电驱动的定位系统的性能.广义自抗扰控制以线性模型为基准模型,只需估计、补偿非线性和未精确建模的部分模型,进而将实际系统转换为线性系统.为进一步降低迟滞对系统性能的影响,利用微分信号的相位超前性,以总扰动观测值的微分信号优化总扰动估计的相位,提出相位优化的广义自抗扰控制.从参考模型的角度解释扩张...     

宇航员康复训练机器人自抗扰力控制

为帮助宇航员在失重环境中进行卧推训练,提出了一种基于并联柔索驱动机构的宇航员康复训练机器人.针对系统内部和外部扰动都比较大的问题,在对单个柔索驱动单元进行动力学分析的基础上,提出了基于自抗扰控制技术的宇航员康复训练机器人力控制器.为了验证自抗扰控制器的性能,通过与PID控制对比,进行了仿真实验.实验结果表明:该控制器具有良好的动、静态性能,抗干扰能力强,对内部参数变化具有很强的鲁棒性.     

测试转台的自抗扰控制器设计

工程上通常采用经典控制方法对测试转台进行控制,但往往很难保测量结果的高精度和强抗扰性。本文用自抗扰控制器来控制测试转台。仿真结果表明系统响应快,超调小,精度高,抗扰能力强,最后与经典控制的对比,进一步证明了自抗扰控制器是适用于测试转台控制的理想控制器。     

时滞系统的自抗扰控制综述

时滞系统的控制一直是具有挑战性的普遍问题, 而自抗扰控制思想近年来被广泛地应用于时滞系统中. 在简要概述自抗扰控制原理的基础上, 介绍了应用自抗扰控制思想解决时滞系统问题的常用设计方法, 总结了自抗扰控制器的参数整定方法. 最后, 对今后的进一步研究进行了展望.     

自适应模糊自抗扰控制器的研究与设计

针对普通PID在实际工程控制中参数整定难,抗干扰能力差的问题,设计了一种基于模糊控制原理的改进型自抗扰控制器.该控制器充分结合了模糊控制器和自抗扰控制器的各自优势,并对其进行了随动系统的仿真.仿真结果表明,该控制器可设计成为一个响应速度快、静差小的控制系统,与经典PID控制器在同样的系统中比较,自适应模糊自抗扰控制有较好的控制性能.     

车辆加速度自抗扰控制

高性能的加速度控制是先进车辆动力学和主动安全系统的一项关键技术,其实现的难点在于车辆加速度系统存在有强非线性和不确定性,本文为此提出一种基于自抗扰控制（ADRC）的车辆加速度控制新方法.首先建立车辆纵向运动动力学模型,设计面向加速度控制的发动机–制动器间的协调策略.然后分别导出发动机–车辆加速度、制动器–车辆加速度两个动力学子系统的仿射模型,使用线性离散算法设计车辆加速度自抗扰控制器.最后进行仿真,结果表明自抗扰控制方法能够实现快速、高精度的车辆加速度控制.     

一般工业对象的二阶自抗扰控制

自抗扰控制器（Auto-Disturbance-Rejecion Controller,ADRC)在较广泛的一大类不确定系统和系统中存在强干扰的情况下表现出很强的适应性和鲁棒性。基于ADRC的控制能力，研究了用二阶ADRC来控制一般工业对象（一至三阶）的问题，理论分析和数值仿真结果表明，二阶ADR 不但能够控制存在扰动的一阶和三阶线性，非线性对象，而且控制效果也很理想，充分体现出非线性控制器的优点。另外，二阶ADRC的参数也容易调整。     

滑模控制和自抗扰控制的研究进展

本文概括了滑模控制和自抗扰控制的研究进展,进一步给出了复合控制的思想.滑模控制和自抗扰控制都有它们各自的优点,但是也都有它们各自的局限,例如:滑模控制中的抖振问题和自抗扰控制中的估计能力受限问题.复合控制结合了滑模控制和自抗扰控制的优点,并能提高闭环系统的性能.     

具有多层感知器力矩补偿的机器人自抗扰控制

本文针对机器人系统的控制特性,提出了一种基于自抗扰控制(ADRC)的关节控制算法,该算法可以克服传统控制算法中存在的如系统抗干扰能力弱,控制性能受限于建模精度,动态性能与稳态性能难以兼顾,控制律设计较为复杂等问题.针对受控系统特性给出了一套实际控制器的完整设计方法与参数整定方法,并根据控制性能指标设计优化函数完成了最优控制参数的优化,在系统参数辨识的基础上利用多层感知器(MLP)设计了对建模不确定性的补偿网络.数值仿真和实验结果均表明该算法能够实现机器人快速稳定的轨迹跟踪,具有良好的控制精度与很强的抗干扰能力,此外该算法不依赖于精确的系统模型,降低了实际设计和应用的难度,具有很好的工程应用价值.     

Active disturbance rejection and Lyapunov redesign approaches for robust boundary control of plate vibration

In this paper, two approaches, namely active disturbance rejection control (ADRC) and Lyapunov redesign, are utilised to stabilise the vibration of a boundary-controlled flexible rectangular plate in the presence of exogenous disturbances. Based on ADRC, an estimation/cancellation strategy is applied where disturbance is estimated online by an extended state observer (ESO) and cancelled by injecting the output of ESO into the feedback loop. By the Lyapunov redesign, on the other hand, the control law intended for a nominal system is redesigned by adding a (discontinuous) control component that makes the system robust to large uncertainties. Both control algorithms are designed directly based on partial differential equation model of the plate so that spillover instabilities that are a result of model truncation are avoided. The established control schemes are able to stabilise the plate vibration by actuating and sensing only along the plate boundary while accounting for the dynamical effects of Gaussian curvature integral, in-plane membrane force and actuator mass. The stability of each control approach is proven using Lyapunov analysis. The efficacy of each proposed control is illustrated by simulation results.     

双质量弹簧基准问题自抗扰控制研究

本文研究了自抗扰控制(ADRC)方法在双质量弹簧基准问题的应用.传统的自抗扰控制方法倾向于使用高增益控制来抑制扰动和模型不确定性,但是对于双质量弹簧基准问题,高增益在评分中受到较大惩罚,而且对于模型参数变化没有足够的鲁棒性.为解决这一问题,本文对ADRC设计提出了两种改进方案.首先,为了减小控制信号的幅度,将扩张状态观测器(ESO)的一个极点配置在原点.其次,采用阻尼比来调整带宽.结果表明,所提出的ADRC设计可以很好地解决双质量弹簧基准系统的控制问题.     

航天机电伺服系统的自抗扰控制

航天机电伺服系统作用是接收火箭控制系统的指令信号并带动空气舵或者喷管跟随指令信号运动,其在应用上的主要特点是负载特性变化大.传统的PID算法在航天机电伺服系统上的应用已经比较成熟,但是在空气舵或者喷管本身负载特性发生改变时,传统的PID算法的控制效果会明显下降.因此,本文建立了航天机电伺服系统柔性运动模型,并提出了将自...     

自抗扰控制技术在微机电换能器中的应用

自抗扰技术, 作为一门新兴的鲁棒控制技术, 能够成功补偿微机电制造上的缺陷以及周围环境的扰动, 从而提高微机电传感器和执行器的性能, 增加它们的测量及移动精度. 本文介绍了自抗扰技术在微机电陀螺仪和静电执行器两大微机电换能器上的应用. 通过使用此项控制技术, 微机电陀螺仪可精确测量并输出匀速及时变角速度.此外, 一种模型辅助自抗扰控制器被首次应用到微执行器上. 此模型辅助自抗扰控制器建立在部分模型已知的基础上. 它能够在外干扰存在的情况下, 把静电执行器的位移范围提高到电容间距的99%. 模型辅助自抗扰控制器的抗噪声能力也优于传统的自抗扰控制器. 作者用仿真和实验结果向读者展示了自抗扰技术在微机电领域的鲁棒性, 有效性和实用性.     

离散型自抗扰控制器在四旋翼飞行姿态控制中的应用

本文首先介绍了自抗扰控制器的结构组成,包括跟踪微分器、扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈律,及各部分的典型算法.针对四旋翼盘旋系统的姿态控制问题,设计了3种离散型自抗扰控制器,搭建了仿真结构图,并进行了参数整定,得到了优良的仿真结果.进而在实际装置上进行试验,调试出了令人满意的姿态实时控制结果.实时控制结果表明,文中所设计的自抗扰控制器可以满足控制精度及快速性的要求,并且具有抗干扰性能、稳定控制能力以及对非线性强耦合系统的解耦能力.最后,总结并分析了3种自抗扰控制器的优缺点及适用范围.     

Guaranteed-cost active disturbance rejection control for uncertain systems with an integral controller

Guaranteed-cost active disturbance rejection control (ADRC) for uncertain systems is investigated in this study. Firstly, an integral action is introduced in the framework of ADRC to measure and reduce the tracking error. Then, a robust stability condition is presented, and a quadratic cost function where the tracking error is appearing explicitly is used for ADRC performance assessment. The cost bound is formulated by linear matrix inequality and optimised to obtain controller parameters. Full-dimension extended state observer is used, and thus, the proposed strategy is applicable to an uncertain system that allows relative-degree varying or right-half-plane zero. Finally, the validity of the proposed method and its advantages is demonstrated through the simulations of comparative examples and experiments on a motor speed control system.     

无人炮塔炮控系统自抗扰控制

本文运用机器人分析技术来建立无人炮塔的数学模型,这种方法考虑了炮塔方位向和高低向之间的耦合关系.同时,由于陀螺机构测得的是惯性空间中的角位移,结合三轴稳定原理,对无人炮塔的方位向和高低向射角进行修正,实现火炮轴线在惯性空间中的稳定.针对炮控系统这一包含非线性和不确定性的复杂系统,能在参数摄动和不确定的外部扰动的情况下获得高跟踪精度和稳定性,提出了一种基于自抗扰控制的解耦方法.系统的内部参数摄动、外部扰动和耦合项作为总扰动被扩张状态观测器估计出来,然后在采样间隔被补偿掉.将仿真结果与PID控制作比较,结果表明该控制算法能够有效抵抗系统的不确定非线性因素,并验证了其强鲁棒性和有效性     

永磁同步电机自抗扰反步控制

为实现永磁同步电机的高性能控制,提出一种复合控制策略。在永磁同步电机矢量控制基础上,设计反步控制器用于电流环控制,得到同步旋转坐标系下定子电压,并能保证系统全局稳定。设计结构优化的线性自抗扰控制器用于速度环控制,提高系统抗干扰能力。采用二阶环节平滑速度指令,实现转速无超调。仿真结果表明该控制策略较传统PI控制具有转速适应范围广、无超调、抗扰动性能强等优点。