驱动约束下直线电机自适应鲁棒优化控制

针对直线电机系统中各类建模不确定性以及速度、推力和加加速度约束综合影响下的最短时间动态响应和高精度稳态跟踪问题,提出了一种融合时间最优轨迹优化和非线性自适应鲁棒控制的双环控制框架。其中,外环时间最优轨迹优化主要处理系统速度、加加速度以及在线更新的前馈补偿约束,从而间接保证了最短时间的动态响应;内环非线性自适应鲁棒控制算法用来抑制各类建模不确定性的影响,旨在保证高精度的稳态跟踪性能。仿真结果验证了所提双环控制算法的有效性和优越性。     

直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制器优化设计的研究

对永磁直线电动机伺服系统提出非线性自适应鲁棒控制器的优化设计方法。在永磁直线伺服系统非线性数学模型的基础上,为实现对速度和电流的准确跟踪,建立了误差系统的动态模型。将跟踪和干扰抑制归结为非线性自适应鲁棒控制器设计问题,通过构造存储函数得到自适应鲁棒控制器的定理,以及电阻和电感的辨识算法。证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐近稳定。最后,用遗传算法对控制器的参数进行优化。仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好的抑制扰动和跟踪给定,满足对高性能数控机床永磁直线伺服系统控制的要求.     

直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制器的优化设计

对永磁直线电动机伺服系统提出了非线性自适应鲁棒控制器的优化设计方法.在系统非线性数学模型的基础上,建立了误差系统的动态模型.将跟踪和干扰抑制归结为非线性自适应鲁棒控制器的设计问题,通过构造存储函数得到自适应鲁棒控制器的定理,以及电阻和电感的辨识算法.证明了定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统渐近稳定,并用遗传算法对控制器的参数进行优化.仿真结果验证了该方法是有效的.     

直线电机速度扰动控制器的Simulink仿真与比较

针对高速高精芯片封装平台的交流永磁直线同步电机驱动系统,阐述直线电机运行的基本机理,并建立简洁实用的数学驱动模型。在芯片封装平台高性能速度控制系统的要求下,通过抑制速度扰动的DOB和ARC控制器设计,利用Matab／Simulink模块明确比较了各自的不同性能,提出在不同的工作环境下,对基本速度控制器和干扰抑制器的选择。     

一类非线性时滞大系统的自适应鲁棒控制

研究一类包含参数不确定性和关联时滞的不确定时滞组合大系统的鲁棒控制问题。利用线性矩阵不等式技术和自适应参数估计方法，设计鲁棒自适应控制器，从而保证闭环系统渐近稳定。最后给出了仿真示例，说明了该方法的有效性。     

考虑边端效应的直线感应电机投影自适应指令滤波反推控制

针对考虑边端效应的直线感应电机精确位置跟踪问题,设计一种基于间接矢量控制的投影自适应指令滤波反推控制器.首先,给出间接矢量控制下考虑边端效应的直线感应电机模型;其次,运用反推法设计控制器,同时采用限幅的指令滤波器处理反推法中计算膨胀和控制器饱和问题,并对指令滤波器产生的滤波误差设计补偿信号;然后,基于李雅普诺夫稳定性理论设计自适应律,估计直线感应电机控制系统中的不确定参数(移动物件的总质量、粘滞系数、外部的负载扰动),并引入投影算子保证估计值的有界性;最后,将所设计的控制器分别与传统PID控制器、指令滤波反推控制器对比.仿真结果表明,所设计的控制器具有更强的动态性能、抗干扰性及鲁棒性.     

永磁交流直线伺服系统的研究

永磁直线同步伺服系统采用直接驱动方式，可构成大行程、高精度、高速度的高性能伺服系统，针对其变速机械易受参数，负载等扰动的影响，提出一种基于扰动观测器的鲁棒控制方法，利用观测器预测估算出参数的变化和负荷的波动等各种噪声，并产生前馈偿信号输入系统。实验结果表明，该方法能有效地抑制各种扰动影响。     

基于自适应深度神经网络的永磁同步直线电机定位力计算模型

为了提高永磁同步直线电机(PMSLM)定位力计算模型的训练效率和精度,提出一种基于自适应深度神经网络(ADNN)的定位力计算模型。利用有限元参数化计算出不同结构PMSLM的定位力作为样本数据;使用一种k折训练方式结合神经网络结构搜索算法使ADNN模型结构自适应,再对ADNN模型训练得到定位力计算模型。实验结果表明,该ADNN模型精度达到99.86%;相较于人工调参,时间消耗减少85.17%;ADNN模型计算结果与样机测试结果总体一致,证明了此模型的有效性。     

基于永磁同步直线电机的新型滑模控制策略研究

针对永磁同步直线电机参数的非线性引起的波动力以及滑模控制中的抖振问题,设计了一种基于新型滑模控制策略的电流环控制器.该方法利用积分滑模面消除静差,并且采用新型"趋近律加滤波器"的方法解决了传统滑模控制的抖振与趋近速度相矛盾的问题.详细分析了波动力产生的原因,然后介绍了新型的滑模控制策略加滤波器,验证了控制器的稳定性.仿真结果验证了设计方法的有效性.     

A robust adaptive dynamic surface control for linear systems

In this article, a robust output-feedback adaptive dynamic surface control (DSC) is proposed for linear time-invariant single-input single-output plants with unmodelled dynamics and unmeasurable output disturbance. With the proposed adaptive DSC scheme, the ‘explosion of terms’ problem inherent in backstepping control is eliminated and the adaptive law is necessary only at the first design step, which significantly reduces the design procedure. More importantly, it is proved that with an initialisation technique, the ?_∞ performance of the tracking error can be guaranteed even with unmodelled dynamics, bounded output disturbance exists and the plant high-frequency gain is unknown.     

基于间接自适应鲁棒的永磁同步电机电流控制器设计

针对永磁同步电机(PMSM)电流环非理想反电势的抑制问题,本文提出一种基于鲁棒最小二乘(RRLS)自适应律的间接自适应鲁棒控制(IARC)方法.该控制方法基于自适应鲁棒控制(ARC)理论,根据电机状态方程构造最小二乘型自适应律,加入修正因子增强自适应律对系统中扰动的鲁棒性.本文理论证明了该方法的稳定性.通过建立含有非理想反电势的电机模型,设计IARC电流控制器,并分析说明IARC具有比直接ARC更好的输出跟踪性能和扰动抑制能力.最后,通过仿真和实验验证了该方法的有效性.     

基于自适应Backstepping设计的TCSC非线性鲁棒控制器

电力系统是强非线性的动态大系统,在运行中总要受到外部干扰和内部干扰的影响,从而对其稳定运行造成严重威胁.本文针对带有TCSC单机无穷大母线系统的三阶鲁棒模型,在考虑阻尼系数未知及系统受外部扰动的情况下,将自适应backstepping方法与非线性L₂增益干扰抑制理论融合,构造出系统的存贮函数,并获得非线性自适应鲁棒控制器及参数替换律.所得控制器不仅能够保证系统状态有界,而且能够有效抑制干扰对系统输出的影响.通过对单机系统的仿真结果表明采用该方法的控制器优于传统的控制器.     

数据驱动的无模型自适应直线伺服系统精密控制和实现

针对现代制造业对高精度机床伺服系统的要求, 将数据驱动的无模型自适应控制方法应用到直线伺服系统的位置控制中, 控制器设计不包括直线伺服系统结构的任何信息, 是直接基于动态线性化模型中伪偏导数的估计和预报, 而伪偏导数是根据直线电机电压输入和位置输出在线估计的. 永磁同步直线电机运动控制系统的实时实验结果表明, 在相同条件下, 数据驱动的无模型自适应控制方法的位置跟踪误差比PID减小了0.4mm到2.6 mm, 比神经网络控制时减小了0.2mm到0.5 mm. 该方法还提高了对负载扰动的鲁棒性.     

Integrated direct/indirect adaptive robust motion trajectory tracking control of pneumatic cylinders

This paper studies the precision motion trajectory tracking control of a pneumatic cylinder driven by a proportional-directional control valve. An integrated direct/indirect adaptive robust controller is proposed. The controller employs a physical model based indirect-type parameter estimation to obtain reliable estimates of unknown model parameters, and utilises a robust control method with dynamic compensation type fast adaptation to attenuate the effects of parameter estimation errors, unmodelled dynamics and disturbances. Due to the use of projection mapping, the robust control law and the parameter adaption algorithm can be designed separately. Since the system model uncertainties are unmatched, the recursive backstepping technology is adopted to design the robust control law. Extensive comparative experimental results are presented to illustrate the effectiveness of the proposed controller and its performance robustness to parameter variations and sudden disturbances.     

直线电机的非参数模型直接自适应预测控制

将基于紧格式线性化的非参数模型直接自适应预测控制方法应用到直线电机速度和位置控制中.控制器的设计是直接基于伪偏导数的估计和预报,而伪偏导数信息则足通过参数估计算法和预报算法利用I/O数据在线导出.仿真演示了该方法对电机这种不确知动态非线性系统的有效性和抗干扰能力.     

High-order sliding-mode observer based output feedback adaptive robust control of a launching platform with backstepping

A kind of launching platform driven by two permanent magnet synchronous motor (PMSM) motors which is used to launch kinetic load to hit the target, always faces strong parameter uncertainties and strong external disturbance such as the air current impulsion, which would degrade their tracking accuracy greatly. In this paper, an adaptive robust nonlinear controller is proposed for high-accuracy motion control of the launching platform, in which the adaption law is designed to estimate the unknown coupling coefficients of torque disturbance and feed-forward cancellation technique is used to compensate the coupling torque disturbance and some other constant disturbances. In addition, a nonlinear robust feedback term is designed to inhibit the influence of the parameter estimation error and the other model uncertainty to stabilise the closed-loop system. Considering that some system states are immeasurable due to cost-reduction, volume/weight limitations and structure restriction or heavy measurement noise is usually associated with the measurements, which may also deteriorate the achievable performance of full-state feedback controllers; a high-order sliding-mode observer is used to estimate the unmeasured system states, and it is synthesised with the adaptive robust controller via feed-forward cancellation method. The intermediary virtual control law and the final control law are derived by integrating the backstepping method. Furthermore, the controller theoretically guarantees a prescribed tracking transient performance and final tracking accuracy while achieving asymptotic tracking performance in the presence of parametric uncertainties only, which is very important for high-accuracy tracking control of launching platform. Extensive comparative experimental results are obtained to verify the high performance nature of the proposed control strategy.     

具有降阶模型的多模型鲁棒自适应控制

传统鲁棒自适应控制由于考虑了实际系统存在的不确定性,在一定程度上扩大了常规自适应控制的应用范围,但是传统鲁棒自适应控制大多只是从系统全局稳定性的角度出发来设计控制器而忽略系统动态和稳态性能,导致其无法在工况多变的实际被控系统中取得令人满意的效果。针对传统鲁棒自适应控制的不足,本文对由ARMA模型描述并包含未建模动态的系统设计了多模型鲁棒自适应控制器。首先采用正则化技术将系统未建模动态转化为系统有界扰动,并在系统降阶模型的基础上根据系统工况的变化设计了多个固定控制器和2个鲁棒自适应控制器,并根据性能指标函数选择最佳控制器作为当前系统控制器以提高系统性能。仿真实验说明当系统存在未建模动态以及系统工况发生变化时,本文设计的控制器能获得较好的控制效果。     

基于不确定逼近的机械手间接自适应鲁棒预测控制

为了使机械手系统在含有模型不确定项时具有良好的跟踪性能和较强的抗干扰能力,提出了一种间接自适应鲁棒预测控制。首先,针对机械手模型设计出非线性鲁棒预测控制器;然后,基于三次样条函数逼近控制律中因模型不确定性产生的未知项,并在控制律中引入一个D-控制项抑制外部干扰。理论证明了所设计的控制器能够使跟踪误差收敛到原点。仿真验证了所提方法的有效性。     

降阶的鲁棒分散自适应反推控制

针对一类含有未建模动态的关联系统,考虑了降阶的鲁棒分散自适应反推控制问题.首先通过一系列坐标变换,将原系统重新参数化,然后引入降阶观测器,得到一个误差系统.基于该系统,给出了一种降阶自适应反推控制器的设计方案.证明了自适应控制系统的所有信号全局一致有界,调节误差渐近收敛到零.控制器阶次的降低使得本文的设计方案更具应用价值.