基于三阶超螺旋滑模观测器算法的机器人力矩估计方法

本文研究了六自由度(6-DOF)机器人关节力矩估计问题.为了提高机器人关节力矩估计精度,本文设计了一种三阶超螺旋滑模关节力矩观测器.在对观测器系统进行稳定性分析时,本文设计了一种新的Lyapunov函数证明了观测器闭环系统的稳定性.与已有的机器人力矩观测器结果不同,该力矩观测器仅以机器人关节角度作为观测器输入信号,减少了对机器人系统信息的依赖.最后,以6-DOF工业机器人为对象,开展实验验证.实验结果表明,与传统线性力矩观测器相比,本文提出的滑模力矩观测器估计误差小,验证理论的正确性.     

Buck型变换器自适应有限时间降压控制算法研究

针对负载未知情况下Buck型DC-DC变换器系统, 基于有限时间控制技术和自适应控制技术, 提出了一种新的快速降压控制算法.首先, 基于时间尺度变换, 对系统的平均状态空间方程进行变换; 然后, 利用饱和有限时间控制理论设计出一类新的快速降压控制算法, 以实现输出电压在有限时间内收敛到参考电压.由于控制器设计过程中考虑了饱和约束条件, 使得变换器的占空比函数满足0到1之间的约束条件.对于负载未知情况, 设计了有限时间观测器以估计未知负载, 最终得到自适应式的有限时间控制算法.与PI控制结果进行了仿真对比, 验证了所提出的控制算法既具有快速的调节性能, 又具有较强的抗负载变化性能.     

输入饱和受限下的刚体飞行器姿态系统的有限时间镇定

研究存在输入饱和受限下的飞行器姿态控制问题, 提出一种有限时间姿态镇定方案. 针对基于修改的Rodriguez 参数模型的飞行器姿态控制系统, 基于齐次性理论和饱和控制器设计方法, 并充分利用系统的模型结构特征, 设计一类饱和的有限时间姿态控制器, 使得姿态可以在有限时间内被镇定到平衡点. 仿真结果验证了所设计姿态控制器的有效性.

     

多枚倾斜转弯导弹的滚转通道之分布式有限时间姿态协调控制

对多枚倾斜转弯(BTT)导弹设计滚转通道自动驾驶仪时,基于分布式协调控制理论,本文提出了一类分布式有限时间姿态协调控制器.由于BTT导弹的气动参数变化强烈、机动要求高,要求控制器响应速度高,抗干扰能力强.本文基于有限时间控制技术,并结合多智能体系统的协调控制理论,对多枚BTT导弹滚转通道提出了一种分布式有限时间姿态协调控制律.在该控制律作用下,所有的BTT导弹通过相互协调,其滚转角可以在有限时间内达到一致并为给定的参考指令信号.仿真结果表明了该方法的有效性.     

角速度约束下的刚体飞行器鲁棒有限时间姿态镇定

针对角速度状态受限条件下的刚体飞行器姿态镇定控制问题,提出一种基于扰动观测器的时变状态增益有限时间姿态控制方法.针对基于修正型罗德里格斯参数(MRPs)描述的刚体飞行器姿态控制模型,首先,利用齐次性理论并充分考虑到系统的模型结构特点,设计一种带有角速度约束项的有限时间姿态控制器,使得系统有限时间镇定;其次,在初始状态满足受限条件的情况下,角速度在任意时刻都可以被约束在期望的范围内;然后,针对存在外部干扰的姿态环动力学系统,提出一种带扰动估计补偿的复合有限时间姿态镇定控制器;最后,通过与其他两种控制方法的仿真比较,验证了所提出控制方案的有效性和优越性.     

一类二阶非线性系统的有限时间输出反馈镇定及其在单相DC-AC变换器中的应用

研究一类二阶非线性系统的输出反馈控制问题.利用有限时间控制和有限时间收敛观测器技术,提出一种基于观测器的有限时间输出反馈控制器,可以保证系统的状态在有限时间内收敛到平衡状态.为了验证理论方法的实际效果,针对无电流信号的单相DC-AC变换器,利用所提出的有限时间控制理论设计电压调节控制器,通过相应的仿真结果验证所提出方法的有效性.