反操纵大扭矩电动加载系统设计与应用

为满足新型舵机对反操纵加载性能的测试需求,设计了大扭矩反操纵电动加载控制系统。在对系统进行数学建模的基础上,从加载指标、系统稳定性等角度分析反操纵加载实现原理。针对多余力矩,根据不变性原理引入力矩前馈及舵机角度补偿,并基于力/位置混合控制模式实现对舵机高精度正反操纵大扭矩电动加载。实际应用表明,该方法能有效抑制多余力矩,满足了舵机反操纵力矩加载测试对加载精度的要求。     

双电动缸滑模力分配同步起竖控制

针对含有未知系统动态、外部时变干扰及内力纷争的双电动缸同步起竖系统，提出了一种不依赖于函数逼近器且能保证瞬态和稳态跟踪性能的同步控制策略。设计基于未知系统动态估计的双曲滑模控制器保证起竖轨迹跟踪性能，使用未知系统动态估计器估计补偿系统未知参数和外部时变干扰，该控制器结构简单只需调节一个参数且具有良好的动态适应性能，基于双曲函数设计了一种新的滑模趋近律，有效克服了传统滑模的易抖振等问题；针对双电动缸同步起竖过程中存在的双缸耦合现象，设计推力分配同步控制算法，避免系统产生大的耦合内力，同时保证双缸运动的同步性。通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的稳定性，仿真结果证明了提出控制策略的有效性。     

电气液压复合调节容积式舵机的精确线性化控制

针对先进歼击机功率电传作动系统舵面控制的需求,提出了一种具有电气一液压复合调节容积式舵机的结构方案,并讨论了这种舵机的操纵状态和工作特性。在此基础上,推导了描述舵机动态特性的非线性状态方程。然后,采用非线性系统的几何控制理论,证明了系统满足精确线性化的条件,并给出了基于时间—误差性能指标(ITAE)最小的最优控制律,成功地解决了复合舵机控制系统存在的交联问题和相乘非线性问题。所提出的控制方法奠定了电气—液压复合舵机非线性控制理论的基础。     

基于NDO的ROV滤波反步轨迹跟踪控制

针对作业型遥控水下机器人(ROV)在轨迹跟踪过程中存在模型非线性、强耦合、模型参数不确定和外界干扰不确定等问题,提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)的滤波自适应反步控制策略。使用NDO观测模型的不确定性和外界干扰,通过指令滤波器避免了直接对虚拟控制量解析求导的过程,利用自适应律补偿观测器观测残量。通过Lyapunov稳定性理论证明了跟踪误差系统的渐进稳定。仿真实验表明,设计的控制器能够实现精确的轨迹跟踪,具有较好的鲁棒特性。     

电液负载模拟器复合控制方法研究

提出了一种新的电液负载模拟器复合控制方案,采用改进型多余力补偿方法和PID自适应控制器并行的方式来实现对指令控制力的精确跟踪。改进型的前馈补偿方法除了有效地消除了多余力,还提高了系统的动态性能。利用CMAC神经网络的非线性逼近原理设计的鲁棒PID自适应控制器,在一定程度上改善了传统PID控制在快速性和稳定性之间存在的矛盾,降低了系统的非线性和不确定性造成的影响。仿真和试验结果证明了该控制方案的有效性。     

被动加载的内部反馈控制方法

提出电液加载的内部变量反馈控制方法。通过对可测量的内部变量反馈，补偿了活塞运动时流量的变化，使加载系统的跟踪没有滞后。反馈以后，改变了系统传递函数和动态性能，并将舵机运动干扰输出等效为一个较小的量。原理分析证明，采用类似于PID形式的内部反馈，可消除舵机运动的速度和加速度干扰。仿真结果表明，内部反馈在主从电液跟踪加载控制中能减小多余力的影响，系统特性的改善优于传统的前馈方法。     

轴对称飞行器滚转稳定控制与舵机技术指标研究

结合捷联惯性导航技术,系统性研究了舵机技术指标对滚转自动驾驶仪性能的影响。根据滚转回路特性,分析了滚转回路截止频率与舵机带宽的基本关系;应用频域分析,在低阶简化模型和高阶模型性能比较基础上,研究了舵机带宽和相角对滚转回路性能的影响。以二阶系统阶跃响应形式,联系飞行操纵产生的下洗流干扰力矩与滚转稳态指令,确定了舵的最大偏转角速度,保证滚转自动驾驶仪在机动飞行下工作在线性区;另外,综合考虑有转速和角度限制的二阶系统舵机模型及不同总攻角下的最大干扰力矩等因素,考查饱和非线性区中滚转回路指令和滚转角的响应状态,论证滚转回路稳定性。结果表明：对于弹体滚转时间常数为 ,舵效率力矩 ,带宽要求大于 的滚转自动驾驶仪,舵机带宽应不小于 、阻尼比在 以上。研究提供了滚转自动驾驶仪设计时确定舵机技术指标的一种基本方法。     

动态矩阵控制方法在半导体制冷中的应用

根据帕尔贴效应并针对半导体制冷的特性,提出了采用动态矩阵控制(DMC)方法进行制冷温度控制.通过测试实验获取被控对象的有限单位阶跃响应序列,建立实际系统模型,并在MATLAB中对该模型采用动态矩阵控制方法完成温控仿真实验.实验结果表明,相对于传统PID控制和模型偏差补偿控制,动态矩阵控制在达到稳定性好和跟踪精度高的要求下,具有更优的动态性能,且对小范围的模型变化不敏感.     

电动助力转向系统的鲁棒H∞控制研究

电动助力转向系统（Electric Power Steering,EPS）中,机械摩擦、传感器噪声和路面干扰等不确定因素将降低EPS的助力跟踪性能、转向轻便性和鲁棒稳定性。针对该问题,以电动助力转向的助力跟踪性能、转向路感和车辆操纵稳定性为控制目标,基于电压补偿控制,设计了鲁棒H∞控制器。利用MATLAB/SIMULINK搭建了EPS控制模型、二自由度整车模型、轮胎模型,在单位阶跃操纵力矩作用下,仿真对比了电压补偿控制和基于电压补偿的鲁棒H∞控制的仿真响应情况,结果表明基于电压补偿的鲁棒H∞控制具有更好的助力跟踪性能、转向路感和鲁棒稳定性。     

音圈致动快速反射镜的降阶自抗扰控制

为改善航空光电载荷用音圈致动快速反射镜的控制性能,提出一种降阶自抗扰控制方法。首先,对快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)模型进行了分析并获取了模型参数。根据自抗扰控制理论,设计了FSM的三阶通用自抗扰控制器。将电涡流传感器的测量结果视为已知,提出降阶扩张状态观测器及其对应的自抗扰控制器设计方法。根据控制器带宽设计思想,推导了对于FSM这类二阶欠阻尼对象的控制律,并给出了加入扰动补偿量的控制律的具体实现形式。实验结果表明,降阶自抗扰控制能明显改善FSM的位置阶跃响应动态性能,能实现无超调与振荡的阶跃响应,稳态时间由11.7 ms提升至9.2 ms,同时能够降低FSM对位置斜坡输入跟踪的稳态误差,并改善其速度响应动态过程,像移补偿稳速时间由10.2 ms提升至7.8 ms,提升约24%。降阶自抗扰控制具有实现简单、运算量小的特点,能够明显提升FSM的动态性能。