四旋翼飞行器轨迹跟踪控制器的设计与验证

为了解决四旋翼飞行器在外界扰动影响和系统模型参数存在不确定性情况下的精确轨迹跟踪控制问题,设计并验证了一种四旋翼飞行器的非线性轨迹跟踪控制器。首先建立了考虑执行机构特性的四旋翼飞行器数学模型,并将虚拟控制量映射到了实际中对电机的控制;然后通过在反步法轨迹跟踪控制中加入积分项,设计了一种基于积分型反步法的非线性轨迹跟踪控制器,消除模型参数不确定性及外界干扰引起的误差,仿真结果验证了该方法的可行性;最后,利用QBall2四旋翼飞行实验平台,对所设计的非线性轨迹跟踪控制器进行验证,实际飞行实验结果表明了所设计控制器的有效性,提高了实际飞行过程中外界干扰和不确定性下的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制的精度。     

智能扫地机器人双环积分滑模控制方法研究

针对Mecanum轮型扫地机器人在车轮打滑和重心偏移等不确定非线性因素影响下的轨迹跟踪精度问题,提出了一种基于修正动力学模型的轨迹跟踪控制方法。首先,对机器人进行了运动学与动力学分析。然后,根据外界干扰及参数估计的不确定性对动力学模型进行了修正,设计了双环积分滑模控制器,并通过Lyapunov函数证明了控制系统的稳定性。最后,在不同扰动作用下,以圆为参考轨迹进行跟踪仿真,结果表明:该控制系统具有较好的抗干扰性和鲁棒性,避免了因不确定性参数估计带来的建模误差,为扫地机器人在实际轨迹跟踪控制运用中奠定了理论基础。     

基于神经网络的一类不确定非线性系统自适应H∞跟踪控制

基于神经网络针对一类具有输入不确定性的非线性系统提出了一种H∞自适应跟踪控制方法.控制器由等效控制器、H∞控制器及参数自适应控制器三部分组成.H∞控制器用于减弱外部及神经网络的逼近误差对跟踪性能的影响,参数自适应控制器用于抑制输入干扰对跟踪性能的影响.所设计的控制器不仅保证了整个闭环系统的稳定性,而且使外部干扰及神经网络的逼近误差对跟踪的影响减小到给定的性能指标.最后给出一个算例验证了该方法的有效性.     

水下运载器纵向轨迹自适应跟踪控制

针对强非线性、大俯仰角运动的水下运载器纵向运动轨迹跟踪问题提出了一类非线性自适应控制方案.首先,直接采用非线性运动模型,在控制器设计过程中引入饱和函数,通过麦克劳林展开公式避免了俯仰角为小角度的假设限制;其次,考虑到运载器非线性运动模型很难给出精确的数学描述并且实际运载器系统存在模型误差,采用在线自适应方法近似逼近其非线性模型;最后,利用Backstepping方法设计了非线性自适应控制器,并利用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性.半实物仿真结果表明:在考虑测量噪声和参数不确定性的情况下,该算法对给出的3种轨迹的跟踪误差均小于0.5m,俯仰舵偏均小于15°,俯仰力矩均在105 N.m量级.结果验证了本文提出的控制系统鲁棒性强,满足跟踪性能要求.     

非线性励磁控制器在线参数估计方法研究

在自适应方法基础上同时利用跟踪误差和预测误差,提出了一种非线性励磁控制器的复合自适应在线参数估计方法。该方法在保证系统稳定性和获得较小的跟踪误差基础上,更明显提高了参数估计的快速性和光滑性。数字仿真试验表明,设计的非线性自适应励磁控制器具有较强的参数自适应能力,且保证了系统的稳定性。     

基于NDO的ROV滤波反步轨迹跟踪控制

针对作业型遥控水下机器人(ROV)在轨迹跟踪过程中存在模型非线性、强耦合、模型参数不确定和外界干扰不确定等问题,提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)的滤波自适应反步控制策略。使用NDO观测模型的不确定性和外界干扰,通过指令滤波器避免了直接对虚拟控制量解析求导的过程,利用自适应律补偿观测器观测残量。通过Lyapunov稳定性理论证明了跟踪误差系统的渐进稳定。仿真实验表明,设计的控制器能够实现精确的轨迹跟踪,具有较好的鲁棒特性。     

基于神经网络的一类不确定非线性系统自适应H∞跟踪控制

基于神经网络针对一类具有输入不确定性的非线性系统提出了一种H∞自适应跟踪控制方法.控制器由等效控制器、H∞控制器及参数自适应控制器三部分组成.H∞控制器用于减弱外部及神经网络的逼近误差对跟踪性能的影响,参数自适应控制器用于抑制输入干扰对跟踪性能的影响.所设计的控制器不仅保证了整个闭环系统的稳定性,而且使外部干扰及神经网络的逼近误差对跟踪的影响减小到给定的性能指标.最后给出一个算例验证了该方法的有效性.     

气动肌肉并联关节的位姿轨迹跟踪控制

针对多输入多输出的气动肌肉并联关节,建立包含任务空间负载动态方程、容腔压力动态方程和高速开关阀平均流量方程的多阶动态系统数学模型。为保证气动肌肉并联关节系统良好动态特性的同时具有高精度的位姿轨迹跟踪,采用基于非连续投影算法的自适应鲁棒控制策略。该策略通过自适应参数估计来消除因气动肌肉并联关节系统动态数学模型的参数未知而引起的较大参数不确定,通过鲁棒反馈来消除因气动肌肉的伸缩力模型误差、摩擦力时变和关节系统的不可知干扰等引起的严重非线性不确定,且控制器基于反推设计,对多输入多输出的多阶耦合动态系统具有很好的适用性。试验结果表明：所研究的气动肌肉并联关节阶跃响应的静态误差小于0.09°,连续轨迹跟踪的标准误差小于0.15°,且具有较强的自适应性和鲁棒性。     

装载机工作装置轨迹的自适应模糊滑模控制

为实现装载机工作装置的轨迹跟踪控制,建立装载机工作装置的二自由度运动学和拉格朗日动力学方程。装载机工作装置具有明显的非线性和不确定性特征,并存在外部干扰,设计了自适应模糊滑模变结构控制器。利用模糊控制动态调节切换增益,将模糊控制的切换项转化为连续的模糊系统,增强了控制系统对装载机工作装置的不确定性和外界干扰的鲁棒性,削弱了滑模控制的抖振现象。设计过程采用了方法,保证了控制系统的稳定与收敛,仿真结果给出了自适应模糊滑模控制的跟踪性能及误差。     

差速驱动AGV时变反步鲁棒自适应轨迹跟踪控制

为确保差速驱动AGV在不确定性干扰以及复杂环境下，能够进行移动、搬运等任务，同时保证运动精度及稳定性，提出了一种时变反步鲁棒自适应轨迹跟踪控制策略，用于解决差速驱动AGV的轨迹跟踪控制问题。首先，对差速驱动AGV进行数学描述，对其运动学和动力学分析建模；其次，根据运动学模型，基于李雅普诺夫稳定性理论，设计时变反步运动控制器作为外环控制器；然后，依据其非线性动力学模型设计鲁棒自适应滑膜控制器作为内环控制器；仿真实验结果表明，制定的控制策略有效，保证了对有界干扰以及模型参数不确定性的鲁棒性，并能快速达到稳定。     

多变量PI型有约束后移步限预测控制器在水泥窑控制中的仿真研究

本文设计了具有比例积分结构的多变量ＰＩ型有移步限预测控制器，并给出在旋转式水泥窑过程控制中的仿真研究结果。     

模糊自适应控制在循环水加药控制中的应用

针对传统的PID控制的局限性,提出了将模糊逻辑控制引入传统的PID控制系统中的思想,并介绍自适应模糊PID控制系统的结构和工作原理。给出在火电厂循环水联合处理加药控制的应用实例,详细介绍其控制过程,并给出其仿真曲线和实际应用数据。结果表明该系统的设计是合理可行的。     

一种用于pH值控制的非线性系统的实现

分析了pH值曲线的非线性特点,对PID控制和前馈控制中的非线性控制因素分别采用非线性增益和模糊控制的方法来实现,并在实际运用中取得了较好的效果。     

控制理论在电液控制系统中的应用综述

简单介绍了控制理论的形成和发展、电液控制系统的组成,详细地阐述了电液控制系统的控制方法,控制理论广泛应用于电液控制系统中,是自动化技术发展水平的重要标志,它对电液控制系统性能的改善起着举足轻重的作用。     

模糊功率控制器的研制

以大型破碎机的功率控制器为例，介绍了一种适合随时间变化的无定常自控系统的微机Ｆｕｚｙ控制算法，该算法与ＰＩＤ算法、Ｆｕｚｙ控制常用算法相比，具有算法简单、调节容易、控制精度高等优点。     

补偿器轧机的数字控制系统

介绍了补偿器轧机的工作原理，并根据轧机的工作要求，设计了一套以ＭＣＳ－５１系列单片机８０３１为核心的数字控制系统。现场长期运行证明，该系统设计合理、工作可靠、操作方便、自动化程度高。     

Implementation of an adaptive fuzzy compensator for coupled tank liquid level control system

In this paper, an adaptive fuzzy control (AFC) system is proposed to realize level position control of two coupled water tanks, often encountered in practical process control. The fuzzy control system includes an adaptive model identifier and controller. The gains of AFC are obtained by using the fuzzy identifier model which is defined by real system outputs and control inputs. The parameters of fuzzy identifier model are adjusted online by using recursive least square algorithm. Because the controller has a recursive form it treats model uncertainties and external disturbances in an implicit way. Thus there is no need to specify uncertainty and disturbances for this controller design in advance. A well-tuned conventional proportional integral (PI) controller is also applied to the two coupled tank system for comparison with the AFC system. Experimentation of the coupled tank system is realized in two different configurations, namely configuration #1 and configuration #2 respectively. In configuration #1, the water level in the top tank is controlled by a pump. In configuration #2, the water level in the bottom tank is controlled by the water flow coming out of the top tank. Experimental results prove that the AFC shows better trajectory tracking performance than PI controller in that the plant transient responses to the desired output changes have shorter settling time and smaller magnitude overshot/undershoot. Robustness of the AFC with respect to water level variation and capability to eliminate external disturbances are also achieved. Experimental results show that AFC is a strong and a practical choice for liquid level control.     

一种预测模糊集成控制系统的设计方法

将预测控制方法与模糊控制方法相结合，构成一类预测模糊集成控制系统。用以解决工业过程控制系统中存在的且难以处理的大滞后与非最小相位问题。文章最后给出仿真结果。     

智能复合控制系统的研究现状与展望

主要总结了近年来智能复合控制系统的研究与发展,介绍了智能复合控制的主要方面的研究成果,探讨了这一领域的研究趋向。     

模糊PI轧机位置闭环控制实验研究

基于模糊控制对模型要求不高的特点,提出一种利用模糊逻辑在线调整PI参数的模糊PI控制算法,并将该方法应用于冷带轧机液压缸位置控制实验中。实验结果表明,该方法能有效抑制超调,使系统响应速度较快,且系统的动态和静态特性得到明显改善。该方法还可应用于难建模并需快速响应的复杂系统。