一级倒立摆系统摆上舞蹈控制

倒立摆是一个典型的高阶次、多变量、非线性的不稳定系统.研究一级倒立摆系统摆上舞蹈控制器设计,实现了摆杆的摆起控制、稳定控制、小车任意位置控制、"快四一慢四"姿态控制和摆杆超级大旋转控制等.应用软切换的控制方法防止了在摆起控制器及平衡控制器切换时的剧烈抖动作用.为避免实际运行过程中小车撞墙现象的发生,设计了PID控制器来对小车的位置进行限制.基于直线一级倒立摆系统完成了摆上舞蹈的实物控制.     

自由摆上目标动态平衡控制系统的设计

摆系统因具有高阶次、不稳定、非线性和强耦合等特性而广泛用于控制理论算法的研究与验证中．为达到摆上目标的高精度平衡控制,采用意法半导体有限公司的先进单片机为控制核心,搭配步进电机及其驱动电路、倾角传感器和显示电路搭建了动态平衡控制系统．软件上对倾角传感器数据进行平滑滤波,并采用了智能模糊比例积分控制算法．最后依靠搭建的实验系统进行了重复测试实验,并通过图像传感器采集了光斑在视场内的稳定误差曲线．结果表明,在摆的周期运动过程中,摆上激光笔打出的光斑基本稳定在小幅度范围内,实现了较高精度的平衡控制．     

控制理论在卫星姿态控制中的应用

分析了卫星姿态控制系统的主要组成结构以及所遇到的常见问题,总结了近几年来围绕卫星姿态控制理论中提出的多种实现姿态稳定或控制的方法,并对这些方法的有效性进行了分析.最后对卫星姿态控制的发展趋势和前景进行了探讨.     

载人月面着陆器动力下降段自适应姿态控制

载人月面着陆器动力下降过程中质心偏移及其引起的姿态扰动问题比较突出,对此本文提出了采用反作用控制系统(RCS)和推力矢量控制(TVC)的联合自适应姿态控制方法．基于月面着陆器姿态运动学和动力学模型,设计了自适应姿态控制器及质心偏移自适应估计器,利用Lyapunov方法证明闭环姿态控制系统稳定,引入RCS和TVC的误差特性以检验控制器的鲁棒性．数值仿真结果表明该自适应姿态控制方法可行,所设计姿态控制器保证姿态控制系统稳定且具有鲁棒性．     

火箭式弹射座椅空中姿态控制技术分析

针对火箭式弹射座椅救生性能问题,对人椅在空中的的姿态控制理论方法进行了分析,明确了研究人椅在空中的姿态控制所需要建立的坐标系统以及各坐标系统的转换关系,以我国某型弹射座椅在空中的稳定姿态控制为例,基于弹射座椅运动基本理论,对弹射座椅的运动轨迹进行了解算,对座椅救生性能进行分析,提出了座椅姿态控制的相关策略。     

滑模观测器在卫星姿控系统故障诊断中的应用

为提高卫星系统的可靠性,研究了基于观测器的卫星姿态控制系统执行机构故障诊断问题.考虑卫星姿态控制系统的不确定性及外界干扰,设计一种鲁棒自适应滑模观测器,采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件,保证了观测器的存在,利用设计的观测器对执行机构的故障进行重构从而达到故障诊断的目的.建立卫星闭环姿态控制系统模型并对算...     

基于偏航观测器的偏置动量卫星姿态控制

研究了基于偏航观测器的三轴稳定偏置动量对地定向卫星姿态控制问题.由于采用的红外地平仪无法测量卫星的偏航信息,提出了一种基于偏航观测器的姿态控制方案.针对俯仰回路,利用测量的俯仰角实现了俯仰回路姿态控制;滚动/偏航回路的设计由2部分组成:基于偏航观测器的PD控制器和飞轮解耦环节.整个系统采用动量轮和反作用飞轮作为执行机构,磁力矩器提供的磁矩与地磁场作用产生的力矩实现了飞轮的动量卸载.最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究,结果表明,所设计的控制方案在飞轮输出力矩工作范围内,可使卫星达到很高的姿态控制精度.     

航天器自主姿态控制的正规矩阵设计方法

为满足航天器自主系统的在轨重设计及对重设计结果进行评估的要求,研究了姿态动力学自然特性以及基于结构特性的姿态控制设计方法。证明了挠性航天器姿态动力学传递函数矩阵的正规性,并对惯量矩阵的对角优势性进行了分析。将这两个特性应用于姿态控制设计,分别得到了乘性摄动和逆加摄动不确定性描述下的鲁棒稳定条件。给出了姿态控制的正规矩阵设计方法,而且设计结果的鲁棒性容易检验,适合在自主航天器中应用。对这两种鲁棒稳定条件的比较表明,逆加摄动下的结果可以更好地兼顾各回路的性能要求。     

运载火箭姿控发动机故障诊断方法研究

针对排除运载火箭测试发射过程中故障的特点,研究了基于故障树模型的故障诊断理论与诊断技术,建立了姿态控制发动机故障树和故障模式,利用其对某型火箭的姿态控制发动机系统出现的故障进行了模拟与诊断.诊断故障发生的趋势与火箭飞行试验故障分析结果一致.     

基于模型参考自适应的四旋翼飞行器反步控制

针对四旋翼飞行器易受干扰的问题,本文提出了一种基于模型参考自适应的反步控制方法,在外界气流干扰和内部参数不确定的情况下,保证四旋翼飞行器稳定平滑地跟踪参考信号。将四旋翼飞行器的飞行控制系统分解为水平位置控制子系统与高度和姿态控制子系统,并对两个子系统分别设计反步控制器,然后在高度和姿态控制子系统应用模型参考自适应控制,提高该子系统的抗干扰性能,从而进一步改善水平位置控制性能,同时采用Lyapunov稳定性理论,证明整个闭环系统渐近稳定。仿真结果表明,该算法能够有效抑制外界气流干扰,对负载不确定性具有较强的自适应能力,有效提高系统的稳定性和抗干扰性能。该研究具有一定的理论和实际应用价值。     

欠驱动机械臂Acrobot的模糊控制

欠驱动系统是一类控制器少于系统自由度的二阶非完整系统,在工程技术领域有着广泛的应用背景.针对欠驱动Acrobot机械臂系统,提出一种简单可行的摇起和平衡控制策略.运用部分反馈线性化的状态反馈控制设计摇起控制器,利用模糊控制技术设计平衡控制器,两个控制器通过切换装置实现转换.通过与T-S型的模糊控制器仿真结果进行比较,验证了该方法的有效性.     

欠驱动Furuta摆的摇起与平衡控制

欠驱动机械系统是一类构成系统的广义坐标维数多于控制输入维数的非线性系统.该系统具有很强的非线性,对于这类系统的研究有助于非线性控制理论的发展.针对欠驱动Furuta摆系统,利用非线性控制方法分别设计了摇起和平衡控制器.运用基于能量的控制方法设计了摇起控制器,利用LQR方法设计平衡控制器.两个控制器通过切换实现控制转换.最后通过仿真实验验证了控制器的可行性.     

欠驱动陀螺摆系统的非线性控制

欠驱动机械系统是一类构成系统的广义坐标维数多于控制输入维数的非线性系统.本文针对欠驱动陀螺摆系统,利用非线性控制方法分别设计了摇起和平衡控制器.运用部分反馈线性化方法设计了摇起控制器,利用精确反馈线性化方法和近似线性化后的LQR方法设计平衡控制器.两个控制器通过切换装置实现转换.最后通过仿真试验验证了控制器的可行性.     

专家-模糊自适应PID控制系统的设计

为了解决多容系统控制难度大的问题,设计了专家-模糊自适应PID控制器。这种控制器既具有模糊PID控制器的精度高、稳定性好、鲁棒性强的优点,又具有专家控制器进入稳定状态快的特点。对三容复杂系统的控制仿真结果表明,该方法的控制性能优于单独采用专家PID控制或模糊自适应PID控制的性能。     

Motion control of a class of underactuated mechanical systems: The acrobot example

Ｔｈｅａｃｒｏｂｏｔｉｓａｇｏｏｄｅｘａｍｐｌｅｏｆｕｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ,ｗｈｉｃｈｐｏｓｓｅｓｓｅｓｆｅｗｅｒａｃｔｕａｔｏｒｓｔｈａｎｄｅｇｒｅｅｓｏｆｆｒｅｅｄｏｍ［１］．Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｔｈｅｉｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｔｈｅｉｒｎｏｎｈｏｌｏｎｏｍｉｃｂｅｈａｖｉｏｒ,ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｉｓｖｅｒｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔ［２,３］．Ｔｈｅａｃｒｏｂｏｔｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｔｈｉ…     

MIMO非线性自适应模糊滑模控制

为了解决传统的自适应模糊滑模控制方法需经无穷长时间才能达到平衡点，不能对系统进行精确地跟踪控制的问题。提出一种具有快速收敛性的自适应模糊滑模控制方法。控制器用具有快速收敛性和稳定性的最终吸引子做自适应模糊调节率代替传统自适应模糊调节率，不仅具有稳定性且具有快速收敛性，从而使控制系统的输出能在有限时间内精确地跟踪参考信号。证明了所设计控制器是全局稳定的。并用该方法控制了二自由度机器手系统，仿真结构表明该方法能使机器手在有限时间内达到精确的位置和速度，从而证实了其快速性。     

欠驱动Pendubot系统的滑模变结构控制

为了克服欠驱动分步式控制器切换力矩大,调节时间长,吸引域小等关键难题,针对欠驱动Pendubot系统,利用滑模变结构控制方法取代常规的摇起、平衡分步式控制器,设计了摇起、平衡整合式控制器,实现了摇起、平衡控制的统一,极大的简化了控制器的模型,较好的解决了上述问题。最后通过仿真实验验证了控制器的可行性、有效性。     

基于模糊 PID 的多伺服电机交叉耦合同步控制

在多电机的运动控制中,确定合适的同步控制方法来提高多台伺服电机的同步控制精度一直是研究的重点。通过建立交流伺服系统模型,采用交叉耦合方式设计多电机同步控制器,并利用模糊P ID算法整定P ID参数,达到提高同步性的目地。在所建立的多电机控制模型的基础上,运用主从方式、常规PID交叉耦合方式以及模糊PID交叉耦合方式分别进行实验,分析了两电机的速度曲线与同步误差。结果表明,模糊PID交叉耦合方式具有更小的动态速降与恢复时间,具有更好的同步性能。     

基于神经网络参考模型的船舶航向智能自适应控制系统

为使船舶能在不同状态和环境下按所希望的要求改变船舶的航向，提出了一种基于神经网络参考模型的船舶航向智能自适应控制算法，利用神经网络建立了参考模型和船舶航向运动的辨识模型。并将模糊控制与神经网络相结合，设计了模糊神经网络控制器。利用神经网络的学习功能对控制器的隶属度函数及推理规则进行修正，以提高其自适应能力。仿真结果表明该算法对船舶转向控制有良好的效果。     

基于专家规则的模糊控制器的仿真研究

结合一个机炉非线性模型,设计了一种炉跟机协调控制方式,对主汽压力控制回路采用基于专家规则的由ＰＩ类型模糊控制器和ｂａｎｇ－ｂａｎｇ控制器构成的智能控制器;对功率控制回路采用ＰＩ类型模糊控制器。通过仿真研究证明,控制效果明显优于两回路均采用传统ＰＩＤ控制器的控制系统。