光电跟踪系统力矩波动的自抗扰控制

为解决光电跟踪伺服系统受电机力矩波动影响产生的速度波动问题,提出了一种改进的自抗扰控制策略进行力矩波动补偿。该算法主要由两部分组成:通过扩张状态观测器辨识出系统扰动,然后将该扰动前馈到系统控制量中去,构成复合校正系统;反馈通道中采用两参数的比例微分控制器,可以保证系统的稳定性和良好的动态特性。仿真分析和实验结果表明:与同等闭环控制带宽的PI控制器相比,自抗扰控制器可以提高系统对扰动力矩的抑制能力,采用自抗扰补偿时,速度误差的峰值由1.88%降低到0.65%,速度误差的均方根值由0.8%降低到0.2%。实验结果证明提出的方法能够有效降低电机力矩波动的影响,提高速度平稳性。     

带挠性附件卫星转动惯量的在轨辨识

针对大型卫星的挠性附件振动会影响质量特性参数辨识精度和准确性的问题,提出了带挠性附件卫星转动惯量参数在轨辨识的递推算法。基于带挠性附件卫星动力学模型,导出了转动惯量参数辨识的最小二乘描述形式;与挠性附件振动模态估计的卡尔曼滤波算法相结合,提出了一种适用于带挠性附件卫星转动惯量参数辨识的并发递推算法。通过仿真算例验证了卫星挠性附件振动对转动惯量参数辨识的影响和文中递推算法的有效性。     

基于差分进化算法的摩擦力建模与前馈补偿

摩擦力是电机运行时受到的外部扰动,会降低直线电机的跟踪精度.根据摩擦模型设计前馈补偿器是降低摩擦影响的重要方法.首先分析摩擦特性,选用合适的摩擦模型.其次设计电机速度前馈控制器和加速度前馈控制器,提高电机的跟踪性能.根据测得的电机在不同速度下的摩擦力值,运用差分进化算法辨识直线电机的摩擦模型参数,以此设计前馈控制器,实现永磁同步直线电机的摩擦抑制.仿真结果表明,摩擦模型能准确描述被测直线电机的摩擦特性,基于摩擦模型辨识结果设计出的摩擦前馈控制器可以有效地消除摩擦力引起的速度粘滑现象并且减小电机的位置跟踪误差.     

基于小波变换的弱非线性阻尼和刚度辨识方法

利用脊上连续小波变换系数的幅度和相位,从结构系统的自由衰减响应中辨识了弱非线性阻尼和刚度.提出了一种检测小波脊的新方法以消除连续小波变换幅度极值的频移.为了抑制边界效应,提出利用最小二乘拟合误差选择小波函数参数的优化算法.使用数值仿真和实验检验了辨识方法的精度.实验装置是一台高精度转动惯量测试仪.结果表明提出的方法能够准确的辨识结构中的弱非线性阻尼及刚度参数.     

基于卡尔曼滤波的旋转弹药弹体磁场校正方法

针对弹体磁场严重影响旋转弹捷联地磁传感器的测量精度这一问题,提出一种基于卡尔曼滤波算法(Kalman filter, KF)的弹体磁场校正方法。利用固定磁场和感应磁场模型,将弹体磁场误差系数转换到椭球参数方程上,从而得到卡尔曼滤波的观测方程。为提高算法的鲁棒性,采用事先标定法建立初始条件。根据卡尔曼滤波原理,给出辨识参数在线更新的实现步骤,推导弹体磁场的校正过程。仿真试验中,通过事先标定法选取初值提高待估参数2倍的收敛速度。转台试验中,弹体磁场校正后的磁测误差接近磁传感器的测量噪声,滚转角解算精度优于1°。试验验证该算法可在线更新弹体磁场误差系数,实现弹体磁场的高精度补偿。     

一款基于AGC-PI结构的微陀螺闭环驱动电路芯片

比例积分(PI)控制器是微陀螺自动增益控制(AGC)闭环驱动电路中的重要模块,常被用来改善闭环驱动电路的瞬态响应特性.但是,传统的PI控制器电路存在功耗、面积大的缺点.针对此问题,提出了一种Gm-C结构的PI控制器,其仅由一个片内的跨导放大器和片外电容电阻网络即同时实现了减法、比例和积分功能,显著减小了芯片功耗和面积.此外,提出了一种带温度补偿的跨阻放大器(TIA)结构的读出电路,将驱动轴振动速度幅值的温漂系数从补偿前的1 640×10-6/℃提高到了114×10-6/℃.设计的驱动电路芯片在0.35μm标准CMOS工艺下实现,工作电压为5 V.其中PI控制器的静态功耗小于1 mW,面积仅为0.18 mm×0.08 mm.芯片与微陀螺的联合测试结果表明,在PI控制器的比例系数和积分系数分别设置为10和200时,闭环驱动电路有最佳的瞬态响应.     

基于改进飞蛾火焰算法的单相逆变器参数辨识

提出一种基于改进飞蛾火焰优化算法的逆变器电路参数辨识方法。针对飞蛾火焰算法的不足,改进了飞蛾火焰优化算法。前期使飞蛾向最优个体位置直线移动,加快了算法收敛速度;后期利用Levy飞行增强种群多样性,提高了算法全局搜索能力。参数辨识结果表明,改进飞蛾火焰算法辨识得到的参数值与实际值非常接近,误差很小。改进飞蛾火焰算法能够有效实现逆变器电路参数的精确辨识,进而可应用于参数型故障诊断、运行状态监测和预知维护。     

直升机悬停状态动力学模型的快速频域辨识方法研究

基于BO 105直升机悬停状态下的飞行试验数据,提出了一种直升机全耦合模型快速频域辨识算法,该算法通过建立伯德灵敏度函数并结合理论分析的方法来确定辨识模型结构,提高了模型的辨识精度,同时,发展了一种加快整体辨识速度的优化算法,以适应不同辨识参数的收敛速度要求。辨识结果表明本文的算法可以快速有效的进行直升机飞行动力学模型的辨识。     

低密频太阳能帆板动力学参数在轨辨识和振动控制

太阳能帆板是典型的柔性空间结构,其固有频率低且密集,阻尼很小。为了抑制其振动,建立了基于动力学参数辨识的振动控制方法。该方法利用特征系统实现算法及其扩展算法如ERA/DC或OKID辨识结构的动力学参数,然后利用最优控制理论设计控制器。根据辨识和控制的方法以及适用的情况,提出了三种在轨辨识和控制集成方案,即ERA(ERA/DC)和LQR或LQG,OKID和LQG。对一具有低密频大型柔性空间站结构的数值仿真表明,上述在轨辨识和控制集成方案具有辨识速度快,辨识精度高,控制效果好等优点,适于柔性空间结构的在轨辨识和控制。     

PI参数自动寻优控制器设计

针对传统比例-积分-微分(PID)控制器参数整定困难的问题,提出一种新型比例-积分(PI)参数自动寻优控制器(SPO).先确定PI参数的取值范围,按一定取值间距建立PI参数的查找表;针对反馈跟踪控制的3个性能指标,包括上升时间、超调量和稳态误差,分别根据查找表的参数进行轮询式测试,建立3个独立的性能评价数据库;根据满意度函数映射和自动规则产生算法,将3个评价数据库分别用函数表示;为了综合考虑3个性能指标,使系统控制的整体性能达到最佳,引入了价格函数;最后通过基于层截面颗粒度分析的图形算法,寻找出最优的PI参数.在原子力显微镜(AFM)上的实验证明,本控制器能自动寻找出适合当前系统状态的最优PI参数,可避免由于人为经验因素对扫描成像造成的影响,从而取得更好的扫描图像.