嵌入式Linux环境下飞机稳定性惯导控制系统设计

飞机稳定性惯导控制系统是保障飞行稳定控制的关键部件,在采用波束域加权谱峰搜索的飞机控制算法设计的基础上,设计基于嵌入式Linux环境的飞机稳定性惯导控制系统。在嵌入式Linux环境下进行控制系统的开发,采用航向陀螺仪等采集设备,进行航向参量等控制信息采集,将采集的数据输入到Linux操作系统中进行程序加载控制。系统的功能分为3大模块：用户界面模块、数据处理模块、可视化模块。开发Linux设备驱动程序,编译内核系统,完成控制信号的采集,数据的存储与管理和人机交互。系统调试和仿真结果表明,该系统具有较好的人机交互性和控制稳定性,提高了飞机的稳定性惯导控制能力。     

色噪声背景下谐波恢复的加权互谱ESPRIT方法

为了提高噪声背景下的谐波恢复能力，在对旋转不变技术估计信号参量的方法进行深入分析基础上，提出了混合色噪声背景下谐波恢复加权互谱ESPRIT方法。该方法的突出特点是几乎不需要任何色噪声的先验信息，并在很低信噪比下工作，而且避免了以往互谱估计本身所固有的在整个频域上的谱峰搜索，可直接通过主特征值确定信号参数估计值，不存在伪峰。仿真结果表明，该方法具有较好的谱估计分辨率和良好的稳定性。     

复合扰动下双足机器人位姿修正解耦控制研究

双足机器人在驱动步行中受到活动部件的复合扰动作用容易产生耦合误差,导致解耦控制的稳定性不好,为了提高双足机器人驱动步行中的解耦控制的稳定性,提出一种基于变步长动态平衡反馈调节的双足机器人驱动步行位姿修正解耦控制方法。采用分布式传感器阻力力学采集方法进行双足机器人的姿态参量测量和动态融合处理,构建双足机器人驱动步行位姿修正解耦控制的约束参量模型和控制目标函数,采用Kalman滤波方法进行双足机器人驱动步行的地面环境适应校正和误差修正,采用变步长动态平衡反馈调节方法确定精准的驱动步行姿态参量,实现双足机器人准确的姿态定位和参量解算。仿真结果表明,采用该方法进行双足机器人驱动步行姿态定位控制的准确度较高,环境适应性较好,实现零误差驱动步行,提高了双足机器人的控制品质。     

自抗扰控制在PMSM伺服控制系统中的应用

永磁同步电机伺服控制系统的非线性和不确定性的特点,给高性能位置伺服控制的实现带来了困难。为了克服电机及负载在内的广义被控对象不确定性因素和非线性因素对系统性能造成的影响,本文采用自抗扰控制器设计了伺服控制系统的速度环和位置环。自抗扰控制将系统所有扰动量,包括负载扰动、控制跟踪误差、模型误差等等,作为系统的一个状态变量,利用扩张状态观测器对扰动进行在线估计,并根据估计结果对扰动进行前馈补偿控制,从而抑制扰动对整个伺服控制系统的影响。     

基于物联网的无人机智能巡线路径规划方法

为在输电线路环境不确定因素较多的情况下,确保智能巡线路径规划效果,提高障碍物勘测安全性及目标搜索准确率,提出基于物联网的无人机智能巡线路径规划方法。基于物联网平台特点,结合输电线路周围环境特征,利用视距测量方法测试安全距离;采用加权距离公式,计算地面对飞行点间距离差,锁定地面差值与飞行距离差值间的加权关系,保证无人机稳定飞行;通过拉格朗日插值法计算输电线路周围节点,对噪声数据进行粗差剔除,补偿差值向量;采用强化学习算法中启发式回报函数,计算样本障碍物间路径,划分最优航线行驶路径,规划无人机智能巡线路径。实验结果表明：所提方法的无人机与障碍物之间的距离差值均未小于200 m,目标搜索个数可达33,数据剔除率高达98%,其智能巡线路径规划和数据粗差剔除效果较好,能够有效提高障碍物勘测安全性和目标搜索准确率。     

自抗扰控制器在感应电机中的应用

在采用定子磁场定向的感应电机调速系统中,为提高控制系统的鲁棒性,抑制负载扰动的影响,提出了用自抗扰控制器来控制系统的转速环的设计方案,将负载扰动归到未知扰动中,用自抗扰控制来进行估计、补偿和控制。数字仿真证实了自抗扰控制器不仅能够提高系统的动、静态性能,而且能有效地抑制负载扰动,对负载扰动有较好的鲁棒性。     

自抗扰控制在永磁同步电机无速度传感器调速系统的应用

在永磁同步电机(PMSM)无速度传感器调速系统中,为解决负载扰动时控制性能变差的问题,提出用自抗扰控制技术的PMSM控制方案,将负载扰动归为未知扰动,用自抗扰控制(ADRC)来进行估计、补偿和控制.另外,为实现无速度传感器运行,利用ADRC中的扩张状态观测器(ESO)对扰动的估计值进行转速的辨识.仿真表明采用自抗扰控制方法不仅能够提高系统的响应速度,减小稳态误差,并且超调很小,能有效的抑制负载扰动带来的影响,而且ESO估计出来的转速精度高,对电机参数变化不敏感,鲁棒性好.     

DSA Tools在电力系统小扰动稳定安全评估中的应用

为分析可再生能源并网中可能出现的电力系统小扰动稳定性问题,采用小扰动稳定性动态评估的方法,提出基于DSA Tools实现小扰动稳定性的综合评估。通过采用特征值分析、故障分析、单机无限大系统扫描和小扰动稳定性极限搜索等方法,对IEEE14节点系统和IEEE145节点系统的小扰动稳定性进行分析。研究结果表明IEEE14节点系统小扰动稳定性较好,IEEE145小扰动稳定性则较差。另外,研究表明DSA Tools软件和SSAT分析工具可应用于电力系统预警方案设计和系统保护框架策略的优化。     

永磁直线同步电机ADRC控制系统

纹波推力扰动、负载扰动、摩擦力扰动和其他不确定性扰动严重影响永磁直线同步电机(PMLSM)控制系统的性能,对控制系统的抗干扰能力提出了更高的要求。本文采用自抗扰控制(ADRC)方法,利用扩张状态观测器估计所有未知扰动作用量并给予实时动态补偿,从而抑制未知扰动实现"自抗扰"控制,同时估计出速度及其微分;跟踪微分器给出了一种计算微分的有效方法,并根据PMLSM的承受能力安排速度指令过渡过程;采用更合适的非线性PD误差反馈率计算控制量。利用基于Matlab/Simulink的xPC Target构建控制系统实验平台,实验结果表明,采用ADRC的PMLSM控制系统具有很强的抗扰性和静动态特性。     

基于参数变化估计的PMSM自抗扰内模控制

基于d-q坐标系下的永磁同步电动机数学模型及矢量控制的基本原理,针对永磁同步电动机的非线性和参数的不确定性,对于电流环设计了基于参数变化估计的内模控制器,克服传统的内模控制对电机参数敏感的问题,速度控制器采用了自抗扰控制器,提高了系统对外部负载扰动抑制能力。仿真结果表明,所提出的基于参数变化估计的永磁同步电动机自抗扰内模控制器在电动机参数变化和负载扰动情况下均能提供良好的控制效果,验证了所设计控制方法的有效性。     

抑制量测噪声的大功率异步电动机自抗扰矢量控制

异步电机矢量控制过程中通过测速装置获取电机转速信息,而检测元件由于受到干扰、量化误差以及电机运行状况等因素影响,导致转速信息中混有噪声需要经过滤波处理,但传统的转速滤波方法不能兼顾实时性和精度要求。线性扩张状态观测器具有系统输出信号滤波的功能,在传统线性扩张状态观测器通道增加滤波环节提高噪声抑制能力,对观测器升阶处理以提高观测能力,进而解决系统响应速度与控制器噪声抑制方面的矛盾。在频域中通过伯德图对线性自抗扰控制器的稳定、跟踪、抗扰性能进行了分析,理论分析表明改进后的自抗扰控制器能够削弱控制器输入与系统反馈处噪声带来的影响,仿真结果也验证了控制器噪声抑制的有效性。     

中低压直流配电网母线电压稳定控制

为了抑制直流配电网内间歇性电源输出功率以及负荷扰动对直流母线电压的冲击,设计一种基于降阶扩张状态观测器的线性自抗扰控制方法,实现直流母线电压的稳定控制.在不增加负荷电流传感器的情况下,实现直流电压控制单元对扰动的快速响应与跟踪,有效提高控制系统的抗扰动性和稳定性.在理论和仿真分析的基础上,将所提控制算法嵌入自主开发的A...     

基于 ESKF-MPC 的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

四旋翼无人机的轨迹跟踪控制容易受到风扰和测量噪声的影响,针对上述问题, 提出了一种基于扩展状态卡尔曼滤波 (extended state based Kalman filter, ESKF)的模型预测控制(model predictive control, MPC)方法。 首先, 采用牛顿-欧拉方法建 立风扰影响下的四旋翼无人机动力学模型; 然后, 位置控制采用基于误差模型的 MPC 方法, 利用 ESKF 估计风扰并对控制量 进行前馈补偿; 采用反馈线性化方法将姿态动力学模型线性化, 并设计基于 ESKF-MPC 的姿态控制器;最后, 仿真结果表明测 量噪声方差为 0. 000 1 时该方法的位置跟踪均方误差比自抗扰控制方法的误差小 0. 013 m, 当方差大于 0. 000 1 时自抗扰控制 方法使得系统不稳定,而本文的方法仍可以实现较好的位置跟踪。     

基于三相变流系统的级联改进自抗扰控制策略

针对LCL型变流系统存在的谐波谐振现象和系统稳定运行问题,提出一种基于级联改进自抗扰的变流器控制策略。首先,建立三相LCL型变流器在dq坐标系下的数学模型;然后,在线性自抗扰控制（LADRC）策略基础上引入观测器解耦设计方法,形成改进自抗扰控制策略,提升系统对谐波谐振现象的抵抗能力;最后,形成改进自抗扰和传统自抗扰相结合的双闭环控制策略,并搭建仿真模型进行验证。仿真结果表明,相较于传统三阶自抗扰和比例积分控制,级联改进自抗扰控制下的系统具备更佳的谐波谐振抑制效果与稳定能力。     

LCL并网逆变器改进加权电流控制方法及其鲁棒性分析

加权电流控制方法可以使LCL并网逆变器控制系统降阶,从而提高控制系统的稳定性与带宽。但该方法不能抑制并网逆变器输出电流谐振峰,同时当滤波器电感参数偏移时,还可能造成不稳定现象。本文针对该问题,在不增加额外传感器的前提下,推演出附加不同电流反馈的改进加权电流控制方法,并进行对比择优,从而得出谐振抑制效果理想且稳态误差较小的改进方法;该方法在保持加权电流降阶特性的前提下,抑制了输出电流谐振峰,提高了整个控制算法的鲁棒性。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

涵道式无人机鲁棒控制系统设计

介绍了一种小型涵道式无人机的姿态控制系统的设计及实现技术.首先通过对无人机组成部分的动力学分析建立了涵道式无人机的数学模型,将模型进行线性化,并针对飞行试验过程中的不确定性以及结构紧凑带来的易受外部干扰的特性设计了基于H∞理论的鲁棒控制器,并将控制器带入非线性系统进行仿真,仿真结果验证了该算法的有效性.飞行试验结果表明,该控制器在悬停及小范围机动时比传统的PID控制器具有更强的抗干扰性,提高了飞行器的稳定性和操控性.     

基于数据手套的无人机端侧控制系统设计

为克服复杂环境下,遥控器、地面站等传统控制设备无法灵活便捷控制无人机的问题,提出一种基于数据手套的无人机端侧控制系统,该系统能够实现通过手势对无人机的控制。首先采用集成柔性传感器和惯性传感器,基于STM32的无线数据手套,用于收集训练和测试数据。根据从数据手套中获得的数据,采用部署到STM32嵌入式处理器的BP神经网络进行端侧手势识别,最后将手势转换成标定的无人机控制指令,并发送到无人机端,实现对无人机的控制。对8种手势进行共400次识别验证,手势识别率为97%。通过Airsim仿真平台进行无人机仿真实验,8种手势对应的无人机基本控制指令识别 准确率为100%,表明该系统手势识别效果理想。最终在真实场景下进行试飞,多名参与者可在1分钟内完成提前规定的总路线长度为35m的复杂飞行,实验表明无人机可对手势做出迅速反应,且该系统提供的手势控制方法简单便捷,可以在端侧实现对无人机的实时稳定地控制。     

机载多电磁矢量传感器的飞行器姿态优化估计

实现对飞行器飞行姿态的快速精准估测是成功执行任务的重要保障。为提高飞行器飞行姿态估测的精准性和快速性,考虑到多重信号分类(multiple signal classific-ation algorithm,MUSIC)算法在谱峰搜索的时候计算量大且速度慢的特点,提出了在谱峰搜索中应用改进的粒子群算法。首先依靠飞行器机身上的各电磁矢量传感器的姿态位置与来自地面基站上所传送的信号信息之间的变化规律,形成MUSIC算法中所需要的导向矢量,建立由电磁矢量传感器组成的信号接收阵列的电磁波信号数学模型表达式,求出协方差矩阵,将矩阵的特征值进行分解得到噪声子空间,构造出姿态空间谱函数来完成信号空间谱的建立和谱峰搜索,从而得到表征姿态的唯一谱峰。最后通过仿真实验验证表明,在谱峰搜索应用改进粒子群算法能够有效的提高飞行姿态的估测精度和搜索速度。     

永磁同步电机抗扰控制技术优化设计

在某些自动化设备中,对永磁同步电机常具有较高的稳定性要求和抗扰要求,故针对永磁同步电机位置伺服系统设计了一种高性能抗扰控制策略,采用等价输入干扰(EID)估计器来估计和补偿系统所受干扰,采用backstepping方法保证系统稳定性,并在此基础上引入电流前馈提升系统在负载突变时的响应速度,对系统的抗扰性能进行优化。仿真结果表明,所设计的抗扰控制策略可以使系统在干扰作用下保持较高精度的阶跃响应和信号跟踪能力,具有良好的稳定性和抗扰特性,对永磁同步电机抗扰控制技术优化有一定的可行性和参考价值。