基于CAN总线的PLC轴承试验系统

本课题来源于某轴承集团检测中心技术改造二期工程,目的是要将分散独立的基于PLC实现的轴承寿命检测试验机连接到CAN总线网络中去。通过制作串口转发卡和显示屏模拟卡成功地实现了这一目的。     

时变漂角下USV直线路径跟踪控制器设计与验证

为了解决"蓝信"号无人水面艇在真实海洋环境中的直线路径跟踪的精确控制问题,在考虑到实际航行中存在时变漂角的情况下,设计并验证了一种基于LOS制导算法的无人水面艇直线路径跟踪控制方法。以"蓝信"号无人水面艇的操纵运动模型及辨识的参数为基础,将LOS制导算法与模糊自适应PID航向跟踪控制相结合,设计了一种考虑时变漂角的无人水面艇直线路径跟踪控制器,仿真结果验证了该方法的可行性。最后,通过蓝信号无人水面艇在大连海事大学凌水校区外部海域的实船实验,验证了该方法应用在实际工程中的正确性和有效性,降低了真实海洋环境下实际航迹跟踪过程中时变漂角对航迹跟踪控制精度的影响。     

基于干扰观测器的四旋翼吊挂系统非线性控制北大核心

针对四旋翼吊挂系统负载部分易受干扰,影响四旋翼吊挂系统整体稳定性的问题,设计了干扰观测器观测负载所受干扰,并采用积分型反步法控制四旋翼吊挂系统。对吊挂负载与飞行器之间的受力情况进行分析,并用哈密尔顿原理和拉格朗日公式建立数学模型;为飞行器的姿态、位置,吊挂物摆角设计积分型反步法控制器并证明其稳定性,并针对负载易受干扰的问题为其设计干扰观测器补偿所受干扰。通过仿真证明,设计的控制方法对飞行器的位置及姿态控制效果较好,同时抑制吊挂物的摆动,且对干扰的鲁棒性较强。     

基于递推最小二乘的吊舱推进无人水面艇建模与辨识研究

为了研究吊舱推进无人水面艇的建模问题,以响应型数学模型为研究重点,应用系统辨识的方法确定其模型参数。根据MMG分离建模的理论建立吊舱推进无人艇的三自由度平面运动数学模型,然后对作用在艇体的力与推进器推力进行分析与假设,将平面运动数学模型化简为响应型数学模型。在得到响应型模型的基础上,通过实船进行回转实验和Z型实验采集相应数据,然后利用递推最小二乘以及数据拟合的方法对模型参数加以辨识。为了验证辨识结果的正确性,对辨识出的响应模型进行模拟仿真并与实际数据进行比较,结果表明：仿真结果与实际数据的误差在可信范围内,由此证明了系统建模与辨识结果的正确性。     

开关磁阻电机直接自适应神经网络控制

针对开关磁阻电机调速系统存在的未知参数波动和外部负载扰动问题,提出了直接瞬时转矩控制下的基于最小学习参数的直接自适应神经网络控制算法实现开关磁阻电机高品质调速控制。采用RBF神经网络对包含未知参数波动和外部负载扰动等不确定项的理想控制律进行整体逼近。将神经网络理想权值的范数作为在线估计参数,使在线学习参数由多个权值减少为一个,降低了控制器的计算负担。基于李雅普诺夫函数的稳定性分析保证了闭环调速系统半全局一致最终有界稳定。与PI控制的对比仿真试验表明,直接自适应神经网络控制器能够有效地提高开关磁阻电机调速系统对参数波动的自适应性和对外部负载扰动的鲁棒性。     

风速风向测量误差补偿算法的研究

为了提高风帆助力船舶中风速风向的测量精度,提出一种基于空间模型的风速风向测量误差补偿算法.首先建立了船舶运动状态下风速风向矢量的空间模型.在应用超声波风速风向测量技术的基础上,通过空间测量的方法确定测量误差与空间倾角的对应关系,并对测量误差进行单向拟合补偿计算和空间拟合补偿计算.最后,经过大量的实验和测量数据的对比,验证了基于空间模型误差补偿算法的有效性和可行性.从而解决了一类风帆助力船舶辅助推进控制系统的风速风向空间测量的误差补偿问题,使得风速风向测量精度满足风帆辅助推进控制系统的要求.     

四旋翼无人飞行器实验平台设计及姿态控制研究

为了实现四旋翼无人飞行器姿态的稳定控制并验证控制算法的性能,设计了一种可用于四旋翼无人飞行器姿态控制算法研究及控制性能测试的物理实验平台;首先,利用牛顿-欧拉法建立了四旋翼无人飞行器的六自由度动力学模型;其次,对姿态传感器数据进行融合,利用互补滤波算法实现对四旋翼飞行器姿态进行快速准确解算;然后,在MATLAB环境下搭建了四旋翼飞行器仿真模型,并设计改进的PID控制器对飞行姿态进行了仿真;最后,搭建了一个四旋翼无人飞行器姿态控制的物理实验平台,进行了飞行器姿态控制算法的性能测试;实验结果表明了四旋翼无人飞行器实验平台设计的合理性和正确性,是一种快速有效的飞行器姿态控制算法性能测试实验平台。     

基于改进的开关磁阻电机无位置传感器技术

由于开关磁阻电机（SRM）的双凸极结构与高饱和性,其磁链为相电流和转子位置的高度非线性函数。在简化磁链法中建立精确而小规模的SRM磁链模型,是实现SRM无位置传感器控制的关键。采用预处理方法优化神经网络（BPNN）模型可以减小尺度,提高精度;为了进一步优化该模型,在此基础上提出粒子群（PSO）优化BPNN的建模方法。利用PSO算法进行全局优化,避免了BP神经网络易陷入局部极小值的缺点。并通过实验样机实测磁链值,对两种磁链模型进行对比分析。仿真结果表明,此改进方法具有一定的准确性。最后通过Matlab仿真验证将精确度高的磁链模型应用于简化磁链法中,实现SRM无位置传感器控制具有可行性。     

基于TSF的开关磁阻电机脉宽调制变占空比控制

传统的基于转矩分配函数(TSF)的开关磁阻电机(SRM)控制策略存在电流跟踪效果较差和转矩脉动高的问题。为此提出一种变占空比的控制方法。该方法结合电流滞环和脉宽调制(PWM)技术,根据电感的线性模型特性进行区间分段,然后通过改变不同区间上PWM的占空比来调节绕组两端的电压,达到精确跟踪电流和抑制转矩脉动的目的。对改进后的控制方法进行了仿真和试验验证,结果表明:与传统控制方法相比,改进后的控制策略具有更小的电流跟踪误差和转矩脉动。     

无人水面艇模型辨识及其航向非线性控制的研究

无人水面艇是一种智能化海洋装备平台,有航速快、机动性强、自动化程度高等特点,可以执行各种危险以及不适合人员参与的任务;航向控制不仅关乎到航行的安全性与经济性,更是实现其无人行驶的基础;为了实现航向的自动控制,首先进行无人艇模型辨识,模型是控制的基础,控制效果的好坏不仅与控制策略有关,更与模型的精度有关;为了提高模型精度,采集Z型和回转实验以数据,通过递推最小二乘对无人艇的数学模型进行辨识;然后将模型的仿真实验与实船数据进行对比,验证了模型的正确性和合理性;基于Backstepping方法设计非线性航向控制器,借助Lyapunov 函数证明了闭环系统的稳定性;仿真结果表明系统的实际航向能实时跟踪设定航向,控制器具有良好的动静态特性和鲁棒性。