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.     

永磁直线电机伺服系统非线性鲁棒控制器设计

针对永磁直线电机伺服系统数学模型非线性的特点设计L2鲁棒控制器,将跟踪和扰动抑制问题归结为L2控制问题.通过构造适当的存储函数得到描述系统L2控制器的定理;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.仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,满足对高性能永磁直线伺服系统控制的要求.     

模糊输出反馈实现动态不确定非线性系统的几乎干扰解耦

研究一类单输入单输出动态不确定非线性系统的几乎干扰解耦问题. 首先设计一类新型的模糊高增益观测器估计非线性系统的未知状态; 然后结合自适应模糊backstepping 控制、小增益定理和改变供能函数方法, 给出鲁棒自适应模糊控制器的设计. 所设计的控制器不仅可以保证整个闭环系统在输入到状态实际稳定意义下稳定, 同时抑制了干扰对输出的影响. 仿真结果表明了所提出控制方法的有效性.

     

永磁同步电机伺服系统高精度自适应鲁棒控制

针对具有参数和负载转矩不确定性以及其它不确定项的永磁同步电机(PMSM)伺服系统,利用非线性反步法设计了自适应鲁棒控制器.在系统模型中考虑了包含建模误差和外界干扰的其它不确定项,引入了鲁棒反馈控制,可以有效减小各种不确定性对系统性能的影响,实现了PMSM伺服系统高精度的位置跟踪.理论分析证明了位置跟踪误差按指数收敛.通过仿真验证了该方法比传统的自适应反步控制具有更好的鲁棒性和控制精度.     

飞行模拟转台非线性干扰观测器反步滑模控制器设计

本文针对考虑不确定性的飞行模拟转台伺服系统,提出了一种基于非线性干扰观测器的反步全局滑模补偿控制方法。该方法采用反步控制方法设计转速期望虚拟控制,然后利用非线性干扰观测器观测系统不确定干扰,进而对引入非线性干扰观测器的系统设计自适应全局滑模控制器,实现了飞行模拟转台伺服系统期望转角信号的鲁棒跟踪控制,仿真结果表明,该方法控制效果良好,具有很好的工程应用价值。     

具有输入齿隙的一类非线性不确定系统自适应鲁棒控制

针对一类具有未知输入齿隙、参数不确定以及未建模动态和干扰的非线性系统,设计了自适应鲁棒控制器.将齿隙非线性模型等价表示为具有有界建模误差的全局线性化模型,在此基础上设计了包含自适应模型补偿、反馈稳定和鲁棒反馈3部分的自适应鲁棒控制器,并给出了系统动态跟踪误差和稳态误差指标.理论分析证明,闭环控制系统信号有界且跟踪误差在任意期望的精度范围内,仿真研究验证了所提出方法的有效性.     

永磁直线伺服系统二自由度H∞控制器设计

对永磁直线伺服系统速度提出基于模型匹配的二自由度H∞动态控制器设计。将二自由度控制与H∞控制相结合,在建立模型匹配二自由度H∞控制系统状态空间模型的基础上,将直线伺服系统的速度动态控制器设计问题归结为标准的H∞控制问题,通过求两个Ricati方程的解得到H∞控制器,以保证永磁直线伺服系统的鲁棒性。仿真实验结果表明,用该方法设计的永磁直线伺服系统具有良好的抑制扰动和跟踪给定的效果,满足数控机床及机器人等高精度系统对直线伺服速度控制的要求。     

基于NDO的ROV变深自适应终端滑模控制器设计

针对ROV的深度控制问题, 提出基于非线性干扰观测器的自适应终端滑模控制方法. 详细叙述了控制器的设计过程, 并利用Lyapunov 稳定性判据, 验证了存在模型参数不确定性和外干扰时, 系统的全局渐近稳定性和跟踪误差的收敛性. 仿真实验表明, 所提出的控制器不仅能够很好地估计并克服外干扰和模型不确定性等因素, 具有很好的鲁棒性能, 而且还可以实现在任意规定时刻变深运动的快速收敛.

     

考虑执行机构饱和的轧机速度鲁棒控制

针对具有执行机构饱和特性和有界干扰的轧机速度被控对象,给出了闭环系统满足不变性及L2干扰抑制性能的充分条件,然后基于线性矩阵不等式(LMI)方法设计了直流电机驱动的轧机速度系统状态反馈鲁棒控制器.仿真结果表明,所设计的轧机速度鲁棒控制系统跟踪误差随着饱和度λ的增大而增大.为保证系统具有优良的跟踪性能,通常选取较小的λ.所设计的状态反馈鲁棒控制系统具有较好的干扰抑制性能和鲁棒稳定性,对时变复合信号也能获得有效跟踪.     

伺服系统的反馈控制设计研究综述

伺服系统广泛应用于工业和国防的各个领域,例如射电望远镜天线伺服系统、雷达伺服系统、动中通伺服系统、硬盘驱动伺服系统、金属切割系统和数控机床等.为了满足伺服系统的高性能要求,先进的控制算法设计越来越受到关注.本文以天线伺服系统和硬盘驱动伺服系统为例,阐述了伺服控制系统中普遍存在的高频谐振、带宽约束和外界扰动等共性问题,从系统的干扰抑制、跟踪性能和鲁棒稳定性问题的角度,归纳了伺服系统主要的控制器设计方法.     

基于自适应模糊反步法的永磁同步电机位置跟踪控制

研究具有参数不确定性的永磁同步屯动机位置跟踪控制问题.利用模糊逻辑系统逼近系统中非线性函数,采用反步设计方法实现永磁同步电动机的自适应模糊控制.所提出的自适应模糊控制器在电机参数不确定和负载扰动的情况下,实现了永磁同步电动机的高性能位置跟踪控制.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

磁浮列车悬浮控制系统电磁铁故障诊断技术研究

针对磁浮列车的电磁铁的部分失效故障会导致悬浮控制系统的结构参数发生变化,影响该支撑点的稳定悬浮问题,研究了悬浮控制系统电磁铁故障诊断及其容错控制问题,提出一种将执行器故障导致的控制系统参数变化等效为控制输入变化的算法,实现了对执行器故障的量化指示,给出了执行器(电磁铁)的故障百分比.通过仿真和实验验证了算法的有效性.     

线性时滞系统前馈-反馈次优控制: Taylor 级数法

研究线性时滞系统最优控制的前馈反馈近似设计问题.基于Taylor级数法,将系统的二次型最优控制问题转化为线性代数方程组的求解问题,给出了系统前馈反馈次优控制律的存在唯一性条件和Taylor级数表示形式.仿真算例验证了方法的有效性.     

基于非线性干扰观测器的减摇鳍滑模反演控制

利用一种非线性干扰观测器观测减摇鳍系统的不确定性和随机海浪干扰,通过选择设计参数使观测误差指数收敛.针对引入非线性干扰观测器后的系统采用滑模反演法设计控制器,控制律的设计保证了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,在不同浪向角和航速的各种海况下采用该控制策略,系统均能取得较好的减摇效果,同时能很好地克服对象的不确定性和随机海浪干扰,鲁棒性较强.     

一种基于混沌过程神经元水下机器人运动控制方法

由于系统的强非线性以及不确定性,同时考虑到港湾环境下水声信号的噪声大,水下机器人进行精确作业时的运动控制一直是其实用化过程中困挠人们的问题。过程神经网络是传统神经网络的拓展,它增加了一个对于时间的聚合算子,使网络同时具有时空二维信息处理能力,从而更好地模拟了生物神经元的信息处理机制。水下机器人运动控制系统的输入、输出均是随时间连续变化的过程量。在基本神经元模型上,结合S函数和预先规划思想,建立水下机器人过程神经元运动控制模型,参数学习过程中,将遍历性的渐变混沌噪声引入其中,增强控制器全局优化能力。仿真试验表明,该新型控制模型,对于水下机器人的运动非线性控制器具有设计简单、响应速度快、超调小、鲁棒性好等各种优点。     

一类非线性系统基于最小二乘支持向量机的直接自适应控制

提出一类非线性系统基于最小二乘支持向量机的直接自适应控制方法.该方法采用最小二乘支持向量机构造自适应控制器,自适应控制器参数的在线调整规律由Lyapunov稳定性理论导出,并严格证明了闭环系统的渐近稳定性.仿真研究表明了此控制方案的可行性和有效性.     

多操纵面飞机全局集合稳定非线性自适应动态控制分配

针对多操纵面飞机具有冗余操纵面的特点,考虑包含操纵面偏转角的位置约束和速率约束以及未知有界参数时的非线性控制分配问题,设计一种由上层虚拟控制律和自适应控制分配更新律组成的非线性角速度跟踪控制器.当系统满足充分激励条件时,基于集合稳定性理论,分别证明了上层虚拟控制子系统、控制分配子系统和整个闭环系统的全局一致渐近稳定性.对某多操纵面飞机的仿真结果验证了所提出方法的有效性,并且该方法能使参数估计收敛至真实值.     

基于有向网络的多智能体系统快速一致性

针对具有二次积分动态的多智能体系统在有向网络下的快速一致性问题,提出了基于智能体当前状态和过去状态的快速一致性协议.利用矩阵理论和频域分析法,分别给出了多智能体系统达到静态一致性和动态一致性的充要条件,同时得到该协议能够使系统分别快速地达到静态一致和动态一致的过去状态区间.仿真示例验证了所提出协议的有效性.     

无刷直流电机转速伺服系统反步高阶滑模控制

针对无刷直流电机转速伺服系统高性能非线性鲁棒控制, 提出一种新型的多滑模反步高阶滑模非线性控制方法. 在控制律设计的每一步都引入二阶滑模Super-Twisting 算法, 无需计算变量导数, 消除了滑模抖振, 并在第1 级子系统虚拟控制律设计中提出一种改进的二阶滑模Super-Twisting 算法. 与传统双闭环PI 控制相比, 能够令系统的动静态性能更好, 转矩脉动更小, 鲁棒性更强; 与标准Super-Twisting 算法相比, 进一步提高了系统对阶跃负载扰动的抑制能力. 最后通过仿真分析表明了所提出方法的有效性.