横滚隔离激光捷联惯导系统稳定回路自抗扰控制

针对自旋飞行器高速自旋的特点,介绍了一种具有横滚隔离功能的捷联惯导系统,着重研究了横滚隔离激光捷联惯导系统稳定回路的自抗扰控制问题.通过对横滚隔离激光陀螺单轴稳定平台状态空间模型的分析,利用自抗扰控制思想,建立了二阶离散自抗扰控制算法.引入Stribeck模型模拟稳定回路的摩擦力矩,仿真分析表明,自抗扰控制的稳定回路可有效抑制干扰、跟踪指令角速度,具有精度高、收敛快、鲁棒性强等特点.该控制算法具有一定的工程实用价值.     

改进型自抗扰控制在局部通风机风速调节中的应用研究

针对现有用于矿井局部通风机风速调节的自抗扰控制算法存在控制信号波动剧烈,进而造成变频器和电动机产生冲击振荡的问题,提出了一种改进型自抗扰控制算法。该算法采用反正切函数与幂函数相结合的改进方法,反正切函数用于增强控制算法的线性程度,保证函数在原点处有更好的平滑性,幂函数用于保证控制算法的跟踪速度,加快控制算法的收敛速度。将改进型自抗扰控制算法应用到煤矿井下局部通风机风速调节中,经过该算法处理过的电压信号作为局部通风机变频器的输入信号,输出频率信号改变异步电动机的转速,最终实现局部通风机风速的动态调节。仿真结果表明,与现有PID控制算法、自抗扰控制算法相比,改进型自抗扰控制算法在控制速度和抗干扰能力方面有明显提高,可实现局部通风机风速的快速稳定调节。     

抄纸过程水分定量自抗扰控制仿真研究

针对抄纸过程水分定量系统控制中的强耦合、时滞、不确定等特点,在常规PID控制的基础上提出了自抗扰控制这种新的法,方法的特点是可以动态补偿系统模型扰动和外扰,即克服了常规PID控制中存在的快速性与超调之间的矛盾.自抗扰控制器由微分一跟踪器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈三部分组成.最后对自抗扰控制和PID控制算法分别进行了仿真.并分析比较了这两种不同控制算法的仿真效果,结果表明自抗扰控制系统具有良好的动态性能,控制器具有很强的鲁棒性.     

独轮机器人的建模与自抗扰控制算法

独轮机器人前后平衡由一车轮保持并驱动其前后运动, 侧向平衡则由一基于空气阻力的风轮保持, 以此结构为被控对象建立该系统动力学模型. 以一种非线性的控制方法—–自抗扰控制方法控制其平衡运动, 在系统的纵向和侧向上分别设计一个自抗扰控制器, 系统的内扰和外扰被视为自抗扰控制器的总扰动. 以PID 控制方法作对比实验, 仿真结果表明了自抗扰控制算法的强鲁棒性和有效性.

     

复杂条件下倒立摆摆角控制设计与实验研究

首先,研究复杂条件下倒立摆系统的自抗扰摆角控制,将实际系统存在的周期扰动、模型不确定性和间隙迟滞非线性等效成控制系统的输入端扰动．然后,利用扩张状态对输入端扰动进行建模和估计,通过设计扩张状态观测器和状态反馈实现复杂条件下倒立摆系统的摆角控制．最后,针对一类直线倒立摆进行仿真和实验研究．实验结果表明,倒立摆系统的自抗扰摆角控制能够克服三类影响因素对系统性能的影响,并保持良好的控制效果．     

结晶器多变量耦合系统的自抗扰控制

主要研究新颖实用非线性自抗扰控制算法,在结晶器多变量耦合系统中的应用.自抗扰控制主要特性是实时估计对象模型摄动和外扰的总和作用量,并在控制信号中补偿掉,实现不确定性强非线性对象的实时动态反馈线性化.结合控制对象,建立了结晶器多变量耦合自抗扰控制系统.数值仿真试验表明自抗扰耦合控制的协调性、自适应跟随性和抗干扰性优于传统的PID解耦控制.     

非仿射系统的自学习滑模抗扰控制

针对一类单输入单输出(single-input single-output,SISO)非仿射非线性系统的控制问题,提出了一种自学习滑模抗扰控制方法.该方法用非线性光滑函数设计扩张状态观测器,实现SISO非仿射非线性系统内部不确定性和外部扰动的扩张状态估计,并将扩张状态观测器(extended state observer,ESO)与自学习滑模控制技术融为一体,实现SISO非仿射非线性系统的自学习滑模抗扰控制.该方法不依赖受控对象的数学模型,可以快速跟踪任意给定的参考信号.数值仿真试验表明了该方法响应速度快、控制精度高,具有很强的抗扰动能力,因而是一种鲁棒稳定性很强的控制方法,在SISO非仿射非线性系统控制领域具有重要作用.     

大时滞不确定系统的滞后时间削弱与自抗扰控制

针对具有变时滞、变参数和扰动的大时滞不确定系统的控制问题,本文提出了滞后时间削弱与自抗扰控制方法,综合应用了前馈控制、反馈控制和自抗扰补偿控制.为了提高系统的稳定性,在前馈控制器的设计中采用了系统的边界模型确定控制器参数取值范围;采用系统边界模型输出与系统实际输出的动态加权和作为反馈控制器的输入.为了提高系统控制的性能,自抗扰补偿控制回路的设计基于标称模型的补偿控制器.理论证明和仿真结果表明,所提出的方法是有效的,其在具有模型参数变化、滞后时间变化和外部扰动情况下,能保证系统的稳定性和良好的控制性能.     

自抗扰控制器在AUV悬停定深控制的应用

针对传统控制方法在水下自主航行器(AUV)悬停定深控制中难以满足高精度快速性要求的问题,提出了将自抗扰控制应用到该系统中的方法;建立了在推进器停止工作状态下的悬停定深控制模型,介绍了一种自抗扰控制算法以及模型仿真方法,提出参数整定的一些经验结论,在此基础上对自抗扰控制算法与经典PID控制算法进行仿真比较,结果表明,自抗扰控制器在AUV悬停定深控制中超调量小,调节时间短,抗干扰能力强,并且在海况较复杂时能进行快速稳定调节,具有一定的实用性和推广价值。     

非仿射系统的自适应观测器自抗扰控制

研究了一类单输入单输出(SISO)非仿射非线性系统的控制问题,通过微分同胚变换以及自抗扰思想将该类形式转化成含有未知非线性且控制增益未知的仿射形式.引入扩展状态自适应观测器以及Nussbaum-type增益技术,利用积分反演和调节函数技术,设计了自抗扰控制器.从理论上证明了所设计的控制器能够保证闭环系统所有信号全局一致有界,并且证明了跟踪误差渐近收敛到零点的残集内.仿真例子验证了算法的有效性.     

倒立摆的自抗扰解耦控制方法研究

针对高阶次、多变量、强耦合的倒立摆系统,提出了基于自抗扰解耦控制方法对其进行控制。该方法采用双通道复合控制的方式,突破摆角和小台车相耦合作用的定位控制难点,完成摆角和小台车精确定位控制。采用该方法无需进行精确的输入变量与输出变量配对,只需要对控制作用的耦合矩阵进行静态解耦,分别构建控制通道。对于模型摄动造成的影响和各子对象间的动态耦合作用可由状态观测器（ESO,extended state observer）来估计并反馈到控制器以进行补偿。最终通过调节控制系统的相关参数,达到摆角和小台车位移相耦合作用的定位控制。仿真结果表明：该方法能够完成摆角和小台车位移相耦合作用的定位控制,瞬态性能和稳态性能好,超调量小,具有良好的控制效果。     

无刷双馈电机自抗扰控制方法

针对无刷双馈电机非线性强耦合特性, 提出一种实现其高性能控制的自抗扰控制方法. 在控制电机同步坐标系下, 设计磁链自抗扰控制器和转速自抗扰控制器, 对系统内部的耦合影响和系统外部扰动进行观测和补偿, 实现非线性系统线性化控制. 该控制器具有较强的鲁棒性, 且不依赖电机模型. 仿真对比结果表明, 自抗扰控制器能够准确地估计和补偿系统的内外扰动, 控制精度高, 抗扰能力强, 能够实现磁链和电磁转矩的解耦, 进而实现磁链和转速相互独立控制, 是一种简单有效的高性能控制方法.

     

基于改进差分算法的变桨ADRC参数优化

自抗扰控制器是一类不依赖被控对象数学模型且具有较强鲁棒性及抗干扰能力的非线性控制器,已成功应用于风力发电机变桨距控制这一多变量、强耦合的非线性系统中,但自抗扰控制器也存在参数众多整定难度大这一明显缺点。现提出了通过智能算法来实现参数的自动整定。分析了改进差分进化算法的原理及步骤,并将改进差分进化算法应用到ADRC的整定过程中,实现参数的自动整定。仿真结果验证了通过改进差分进化算法自动整定ADRC参数的可行性,与传统PID控制器相比,改进差分进化算法整定后的ADRC能较好的满足风力发电机变桨控制要求,有效维持了风力发电机组输出功率的稳定性。     

飞机俯仰运动自抗扰控制器设计

提出了利用自抗扰控制器在大包线范围内设计飞机俯仰运动控制器的新方法．利用二阶自抗扰控制器补偿系统模型扰动和外扰，实现了纵向运动俯仰角变量的跟踪控制．自抗扰控制器直接依据飞机的非线性模型，符合飞机动力学模型摄动大的特点，在很大的包线范围内不需要改变控制器的结构和参数，简化了飞行控制律的设计过程．大包线范围内的仿真结果表明，系统具有良好的动态和稳态性能，控制器具有很强的鲁棒性，为解决大包线范围内的飞行控制问题提供了一种有效的新途径．     

串级自抗扰控制器在纵列式双旋翼直升机飞行姿态控制中的应用

本文将自抗扰控制应用于直升机飞行姿态控制中,针对纵列式双旋翼直升机的飞行姿态控制问题,设计串级自抗扰控制器,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,调试出了令人满意的飞行姿态实时控制结果.对比于线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制算法,文中所设计的串级自抗扰控制器显然具有更加精准的控制精度,能更加满足快速性的要求,并且更具有鲁棒性、抗干扰性能以及对非线性强耦合系统的解耦能力.     

自抗扰控制器在超机动飞行快回路控制中的应用

提出了一种利用自抗扰控制器算法设计超机动飞行快回路控制律的新方法．根据自抗扰控制器能够动态补偿系统模型扰动和外扰的特性，在超机动飞行的快回路中引入自抗扰控制器。实现了快变量的动态解耦控制．控制律设计直接依据超机动飞行的强耦合、强非线性模型。在较大的包线范围内不需要改变控制器参数．简化了设计过程．仿真结果表明，系统具有良好的动态和稳态性能，控制器具有很强的鲁棒性．     

基于粒子群算法的自抗扰飞行控制器优化设计

提出了一种基于粒子群算法的自抗扰飞行控制器优化设计方法。方法中,利用自抗扰控制方法抗干扰能力强、鲁棒性好与对模型参数变化适应能力强的特点,设计了自抗扰纵向飞行控制器,以提高飞行控制性能。同时针对所设计的自抗扰飞行控制器参数较多,难以设计的问题,应用粒子群优化算法进行了控制器参数的自寻优设计。仿真结果表明:不需要人工调参,通过粒子群优化算法自寻优获得的飞行控制器参数具有良好的控制性能,提高了设计效率。     

基于Lyapunov能量函数的倒立摆稳定控制

倒立摆是一种复杂的非线性控制系统.通过对其进行控制能够检验控制器的鲁棒性.基于一个能量形式的Lyapunov函数设计了倒立摆稳定控制器使得摆趋于上平衡位置,并且使得小车位移和角度都收敛于零.该控制策略基于系统的总能量,利用其耗散特性设计了Lyapunov函数,并证明了控制系统的稳定性.理论分析及仿真试验表明该控制器对于倒立摆控制具有很强的鲁棒性.     

基于自抗扰的工业流水线带式输送机稳速控制

为了提高工业流水线速度的稳定性,基于自抗扰技术设计了带式输送机电机的稳速控制方案。输送机的传送带以永磁无刷直流电动机（BLDCM）带动。由于动力装置是一个多变量、强耦合的系统且传送带负载的变化具有快速性和多样性,通过自抗扰技术控制电机的转速,可以使系统具有较强的适应性和鲁棒性。为了便于研究,建立了无刷直流电动机的数学模型,将整个带式输送机系统的外部扰动和系统模型自身的不确定因素归结到要估计补偿的总和扰动项中,根据被控系统的阶数,设计电动机的自抗扰控制器（ADRC）,通过Matlab/Simulink仿真平台验证了控制器的有效性。