基于速度信号的扰动观测器及在光电稳定平台的应用

在闭环控制系统中引入了扰动估计和补偿来改善光电稳定平台低速性能,并提高其扰动抑制能力.提出了基于速度信号的扰动观测器,并对其各项性能进行了研究.介绍了常规的基于加速度的扰动观测器的工作原理,指出了它在光电稳定平台应用中存在的问题;通过引入平台的标称模型,构建了基于平台速度信号的扰动观测器,给出了相应的闭环控制系统结构,...     

莫让道口成“虎口”

近些年来，机动车与火车相撞的事故不断发生，全国每年有数千起路外伤亡事故发生。有的一次伤亡几十人，有的造成了列车颠覆，中断行车，给国家和人民的生命财产带来了巨大损失。于是，在人们眼里，道口成了“虎口”的代名词。     

考虑输出饱和约束的自适应FIR滤波器设计

针对Bershad算法中滤波器输出信号畸变的问题,提出了一种新的考虑输出饱和约束的自适应有限脉冲响应(Finite-impulse-response, FIR)滤波器设计方法,并给出了它的最小均方(Least mean square, LMS)算法实现.理论证明和数值仿真验证了本文算法的有效性.与Bershad算法相比,按照本文算法设计的自适应FIR滤波器不仅严格满足饱和约束条件,输出信号也光滑无畸变,从而克服了Bershad算法的滤波器输出畸变问题.     

基于饱和约束LMS算法的磁悬浮隔振器控制研究

研究磁悬浮隔振器的抗饱和减振控制,针对限幅抗饱和法容易激起磁悬浮隔振器共振和Boaz Rafaely抗饱和算法的阈值很难确定,如果阈值选择过大容易激起磁悬浮隔振器共振,如果选择过小则损失减振效果这些问题,提出一种饱和约束处理方法,即加入连续惩罚函数方法。推导相应的改进LMS算法并设计出抗饱和自适应前馈控制律。通过仿真和在磁悬浮隔振器系统上进行实验对比,验证这种方法相对于限幅抗饱和算法和Boaz Rafaely抗饱和算法具有一定的优越性。     

用于主动减振的振动信号实时高精度检测

为了满足主动减振对振动信号实时高精度检测的需求,提出了一种自适应的振动信号频率、相位和幅值的在线检测方法。首先采用自适应陷波器实时估计振动信号频率,为降低噪声对频率估计精度的影响,对振动信号进行低通滤波预处理;接着利用检测出的频率生成参考正弦信号,通过最小均方算法（1east mean—square algorithm,LMS）提取出经滤波处理后的振动信号;最后,利用检测出的信号频率和已知的低通滤波器信息,还原出无噪声干扰的原始振动信号。根据主动减振应用中振动信号的特点,设计了一组检测仿真实验,实验结果显示本文方法可以实现对频率和相位的无偏估计,幅值的检测精度优于99％,可以满足主动减振应用的要求。     

机载光电陀螺稳定平台的伪微分反馈控制

为了克服外部干扰对机载光电陀螺稳定平台的影响,实现高稳定精度和隔离度,采用基于伪微分反馈的控制技术对系统的控制性能进行了研究.首先,介绍了伪微分反馈控制技术的基本结构,并对其进行了简化.从理论上分析了简化的伪微分反馈控制技术在控制结构和控制性能上较经典PI控制的优势;然后,提出采用试凑法对伪微分反馈控制器进行参数整定的整定策略;最后,以某型号机载光电陀螺稳定平台为研究对象,对伪微分反馈控制器和PI控制器在抗力矩扰动、隔离载机角速率扰动和控制对象模型摄动等方面进行了仿真对比实验.实验结果表明,在相同的闭环带宽情况下,采用简化的伪微分反馈控制器的机载光电陀螺稳定平台的阶跃响应具有更小的超调,更短的上升和调节时间.在陀螺噪声存在的情况下,该控制器能够有效地抑制力矩和载机的姿态扰动对系统性能的影响;并且对被控对象的模型摄动具有较强的鲁棒性.     

一种新的滤波x-LMS算法研究

次级通道阻尼特性对滤波x-LMS算法稳定性和收敛速度有较大影响.证明了对次级通道进行阻尼补偿可以显著提高滤波x-LMS算法性能;将两参数构型实现方法拓展到带有采样时延的离散系统,设计阻尼补偿子系统;将该子系统作为内环串入到滤波x-LMS算法中.新的滤波x-LMS算法稳定性和收敛速度均有明显提高.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

航空光电稳定平台的自抗扰控制系统

对航空光电稳定平台模型进行分析并利用电流环简化了平台模型。阐述了影响平台稳定性的扰动及抑制扰动的方法,提出一种基于预报修正的自抗扰控制系统。首先,提出了一种预报修正方法,采用"先预报,后修正"的方法来减小扰动观测值的滞后和超调;然后,设计了基于二阶扩张状态观测器的自抗扰控制系统,对扰动进行线性化动态补偿;最后,在振动平台上对系统进行了速度稳定实验、目标跟踪实验和鲁棒性分析。结果表明,与经典的平方滞后超前控制方法相比,本文设计的控制方法对扰动的隔离度至少提高了5.88dB。另外,设计的系统具有很强的鲁棒性,在系统参数改变±15%的范围内,仍得到很好的控制效果。由于所设计的控制系统具有很强的实用性和鲁棒性,在工程实际应用中提高了航空光电稳定平台的抗扰动性能。     

红外图像增强系统的设计与实现

针对直方图均衡化算法无法有效抑制噪声的缺点,提出了一种新的自适应红外图像增强算法。首先统计红外图像直方图,估计出平台阈值,然后对统计直方图进行修正,最后校正图像中所有像素灰度值并进行输出。结合实际应用,搭建了高速红外图像增强处理平台。基于该平台用真实图像验证了提出的算法,实验结果表明,本系统在提高对比度的同时,有效地抑制了噪声的干扰,获得了较好的增强效果,算法运行时间小于20ms,能够满足工程项目的实时性要求。