永磁同步电机位置伺服系统的有限时间控制

针对永磁同步电机位置伺服系统控制问题,对有限时间控制技术的应用进行了研究.依据有限时间控制理论,利用反步构造法,对系统的位置环提出了一种基于反馈线性化和有限时间控制技术的策略.对干扰情况下闭环系统的性能进行了严格的数学分析.仿真结果表明:与传统的基于PD和反馈线性化的控制方案相比,基于有限时间控制技术的控制方案不仅使得闭环系统的位置跟踪误差具有更快的收敛速度,而且通过调节控制器参数可以使稳态误差的边界更小,系统具有更强的抗干扰能力.仿真结果验证了该方法的有效性.     

双向蚁群算法的智能消防疏散图路径规划

当前我国正处在城市发展高速时期,综合建筑不断涌现,这时可根据火灾实时信息自动调整疏散路径的智能消防疏散图应运而生。路径规划算法是智能消防疏散图的重点研究方向之一。针对智能消防疏散图需结合火场信息动态规划路径等问题,提出了一种改进双向蚁群算法。添加了双向搜索策略,提高了算法全局搜索能力;结合A*算法改进了初始信息素分布,减小了算法初期搜索盲目性;改进了信息素更新策略,提高了算法收敛速度;结合火场信息和转向惩罚系数对算法蒸发系数、启发函数和转移概率进行改进,降低了陷入局部最优风险,提高了算法搜索效率和路径平滑性,并有效避开了火灾影响区域。通过仿真验证了算法有效性。     

特征点提取下的AGV栅格法建模与分析

栅格法作为一种在移动机器人路径规划中的常用算法,其具有信息量少、结构简单的特点,但传统栅格法通常由于其栅格过多而影响算法的有效性。针对这一问题,提出了一种特征点提取的改进栅格法,该方法利用特征提取的思想将障碍物栅格的顶点作为特征点提取出来,在这些特征点间进行路径规划,该方法简化了算法的规划范围。将新的栅格法应用于不同种类的路径规划算法中,并与传统栅格法建模进行比较。结果表明,利用该建模方法解决了人工势场法的局部最优问题,使其规划出的路径更加安全;减少了A*算法搜索栅格的数量,使A*算法搜索更有目的性,进而提高了A*算法搜索的效率;同时使蚁群算法搜索路径时不再逐格进行,减少了转移概率的计算次数,加快了其迭代速度。     

栅格图特征提取下的路径规划建模与应用

在静态环境下的自动导引车辆（Automated Guided Vehicle,AGV）路径规划问题中,由于规划的路径节点过多,导致车辆的运行效率降低,损耗增加。为此,提出了一种新的栅格建模方法来模拟车辆运行环境,利用蚁群算法对新的栅格环境进行路径规划,对蚁群算法的收敛性进行证明。从栅格图中提取出障碍物的顶点作为新的备选点来规划路径,减少了蚁群算法中要搜索的节点数目。结果表明,新的栅格法建模可以应用于蚁群算法的路径规划中,并提高算法的收敛速度,减少AGV方向变化的次数,在综合性能上优于传统栅格建模方法。     

PMSM调速系统的有限时间复合控制器设计

针对永磁同步电机调速系统提出了一种基于反馈线性化、有限时间控制和扩张状态观测器的复合控制方案。由于未知外部扰动和参数不确定性,PMSM伺服系统是非线性的。首先,利用反馈线性化的思想,将电机模型变换为两个线性子系统。基于永磁同步电机电压与转速和电流的数学模型,分别设计了相应的单控制环有限时间控制器。其次,对于系统中存在的未知外部扰动和参数不确定性,利用扩张状态观测器技术估计系统的集总扰动,并且将估计值用于前馈补偿设计。最后仿真结果表明了该复合控制方案的有效性。     

基于滑模速度控制器的永磁同步电机矢量控制系统性能研究

永磁同步电机(PMSM)具有体积小、效率和功率因数高等优点,被广泛应用于工业控制中。为了获得良好的控制性能,要求系统具有快速响应的速度环。现提出一种基于滑模速度控制器的矢量控制方法,并在Matlab/Simulink环境下进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制算法有效提高了速度环的响应速度,对PMSM在工业控制系统中的应用具有一定的理论指导意义。     

改进型积分滑模算法在永磁同步直线电机中的应用

针对积分型滑模变结构控制算法在变工况时的不足,提出了改进型积分滑模变结构算法。首先通过理论分析搭建了永磁同步直线电机的仿真模型,并在此模型进行了改进型算法可行性的验证,通过验证得出该算法能够有效地改善变工况时超调量大、过渡时间长等缺点,提高了系统的鲁棒性。然后利用代码生成工具结合STM32CubeMX进行了代码生成和实验,进一步验证了改进型积分滑模变结构算法可以有效改善直线电机的控制性能。仿真结果和实验结果均表明,改进算法响应快速、超调小、控制精度优良,在永磁同步直线电机应用中具有可行性和有效性,能够为改善直线电机的控制性能提供参考。     

基于信息素负反馈的超启发式蚁群优化算法

针对蚁群算法应用于自动导引小车路径规划收敛速度慢、极易陷入局部最优的缺点，提出一种基于信息素负反馈的超启发式蚁群优化（ACONhh）算法。该算法充分利用历史搜索信息和持续获得错误经验，较快引导蚁群探索最优路径；分层化选择可行节点，加快算法初期收敛速度；设置挥发因子呈类抛物线变化以及调整信息素更新机制，改善路径全局的随机搜索特性。通过严格的数学方式证明了ACONhh算法具有收敛性。仿真和实验结果表明，该算法的收敛速度以及全局搜索性能显著优于目前流行的ACO、ACOhh和ACOihh算法。     

中间支撑轴向运动微梁的横向振动研究

首先基于Euler梁模型和修正偶应力理论,利用虚功原理建立中间支撑轴向运动微梁横向自由振动控制方程,采用有限差分法对控制方程进行离散化,结合两端简支的边界条件导出系统广义复特征方程;然后计算并分析轴向运动微梁横向振动固有频率随轴向运动速度、梁厚度、预应力等参数的变化,将部分结果与经典理论所得结果进行了对比,给出了特定参数下的前两阶模态函数,据此说明弹簧刚度及布置位置对系统振动的影响;最后导出计算临界速度的离散方程,讨论了预应力和弹簧刚度对临界速度的影响.结果表明:轴向速度增大则固有频率降低;材料内秉特征尺寸参数对梁的振动特性影响显著;各阶固有频率随着轴向预应力的增大而增大;预应力增大导致临界速度增大;弹簧对固有频率和临界速度的影响不仅与弹簧刚度有关,而且与布置位置有关.     

基于扰动观测器和有限时间控制的永磁同步电机调速系统

针对采用矢量控制的永磁同步电机调速系统提出一种复合控制方法:首先用扰动观测器观测出系统中由于模型参数变化,负载改变等产生的扰动,并用此观测值作为前馈量补偿到输入端;然后运用有限时间控制方法设计系统前向通道中的反馈控制器;最后给出了控制器参数与速度误差收敛性能之间的数学关系.仿真表明,基于扰动观测器的有限时间控制具有更好的抗扰动性能和更优越的收敛性能.