一种双轴姿态稳定平台的设计与实现

机载姿态稳定平台可隔离载体角运动、精确跟踪当地水平面,因此在航空遥感领域中有着广泛的应用前景;通过以微惯性传感器作为主要测量元件,以步进电机作为执行机构,构建了一种双轴姿态稳定平台,进行姿态的闭环控制,克服了传统陀螺稳定平台造价昂贵、设计复杂的特点;试验测试结果表明,该平台可以实现对当地水平面的精确跟踪。     

硬式空中加油姿态调节作动系统技术研究

姿态调节作动系统作为硬式空中加油系统的重要子系统,其功能和性能可直接影响加油装备与受油机的准确对接与安全。通过故障树分析的方法验证了方案系统架构满足安全性要求,通过建模仿真分析的方法验证了系统方案的合理性和性能指标的符合性。试验结果表明,所研制的系统能够满足设计方案的功能和性能要求,并验证了关键技术,提升了技术成熟度,为后续实用化奠定了基础。     

合成氨氢氮比的广义开环响应控制

描述了广义开环响应控制算法（ＧＯＲＣ）在合成氨氢氮比控制中的成功应用。氢氮对象的动态特性用简单的一阶惯性加纯滞后模型近似。控制系统采用前馈加反馈控制结构，应用结果证明，Ｇ０ＲＣ不仅适用于大纯滞后系统控制，而且鲁棒性好，抗干扰能力强，易于投运。     

一种开环自动电平控制系统的研究

针对分频器输出信号功率对输入信号功率不敏感的特性,提出了一种简单实用的开环式自动电平控制系统。该系统的电路由一个以10 dB为步进的衰减器和一个以1 dB为步进的可变增益放大器级联而成,其实现算法主要由前期建表与功率控制算法组成,而功率控制算法主要由双线性插值算法和直接赋值算法组成。通过实验对设计的电路及算法进行了验证,当输入信号功率范围为0~+10 dBm时,系统输出功率范围为-30~+10 dBm,步进为1 dB,功率误差为±2 dB。     

几何约束下的航天器姿态机动控制

针对航天器姿态机动过程中受几何约束的问题,提出一种控制方法使系统在满足局部约束的情况下获得较好的全局性能.为了考虑全局性能并减少全局规划的计算代价,采用伪谱法以较少节点得到满足几何约束的路径节点.在局部节点跟踪控制中,通过分析航天器姿态机动所受的几何约束以及四元数在线性化状态方程中的传递形式,设计具有保守性的几何约束凸化表达式,并给出了姿态机动预测控制律.仿真结果验证了所提出方法的可行性和有效性.     

作业型水下机器人姿态调节控制研究

为了解决在作业时水下机器人载体上的机械手伸展过程将会引起载体重心发生变化,导致水下机器人发生纵横倾运动,影响作业效率的问题,考虑到水下机器人控制系统较为复杂,因此引入模糊滑模控制,根据要求设计出一款模糊滑模控制器。利用计算机和MATLAB技术,将水下机器人姿态运动方程与常规PID控制和模糊滑模控制分别结合起来进行仿真分析。仿真结果表明,模糊滑模控制相比于常规PID控制,在机械手关节正弦运动过程中,姿态角下降了20%以上,横倾姿态角度误差减小了30%以上,纵倾姿态角误差也超过了8%以上。在悬停作业过程中,纵横倾姿态角度都下降了30%以上。通过两种不同控制方式的仿真,验证了模糊滑模控制的控制效果要优于常规PID控制,能够取得更好的控制效果,同时利用计算机技术缩短了研究时间、提高了研究效率。     

四旋翼惯性导航姿态解算算法的改进与仿真

为了实现四旋翼飞行器的高精度导航,提出了互补滤波法和四元数算法对传感器获得的数据进行修正,最大限度的抑制干扰误差并提高姿态角解算的准确度;首先简单推导了捷联式惯性导航系统的算法基本原理并利用互补滤波算法进行改进,然后给出了惯性导航系统的力学编排模型分析旋翼飞行器的运动姿态;最后仿真验证数据选用惯性仪表MPU6050和HMC5883所得到实测数据采集并进行仿真分析,平台处理器选用STM32来仿真惯性仪表的测量速度,最终得到实验结果证明算法可行性。     

增量PID算法在某风洞压力控制中的应用改进

为解决风洞高度模拟控制系统对风洞总压有效控制的问题,根据系统特点,选取了定水环泵转速,利用增量PID控制算法调节补气调节阀开度的控制策略;针对直接采用增量PID控制算法,风洞总压振荡时间长,无法满足试验要求的问题;分析了影响控制效果的原因,根据整个系统的大惯性、大滞后特性提出了在增量PID控制的基础上采用超前调节的解决措施,并研究确定了进行超前调节的时机和调节方法,最后按照该方法进行了常用压力控制点的系统调试;调试结果表明:在不超过300 s的调节过渡时间内总压能稳定至性能指标要求的±100 Pa精度范围,满足了试验要求,证明了该控制方法的可行性;该超前调节措施在为风洞总压控制提供了有效方法的同时,也为类似大惯性、大滞后特性系统的精确、稳定控制提供了参考。     

半被动双足机器人的准开环控制

目前的被动行走机器人还只能完成单一的步态,且非常容易摔倒,为此对半被动双足机器人的稳定行走控制问题进行了研究．通过结合被动行走和主动控制两种原理的优点,提出了一种准开环的行走控制方法．通过检测安装在机器人足底和髌骨处的接触开关信号,在髋关节处施加一个间断的、微小的开环振荡力矩,进而实现高效的稳定步行．仿真结果表明,当控制参数在较大范围内变化时,双足机器人仍可实现稳定行走,且步行能耗特性与人类相似;通过调节振荡力矩的参数,机器人可实现稳定的行走模式转换．     

CPC自动对中控制系统的设计

针对目前在线运行的CPC(center position control)自动对中控制系统存在响应速度慢、容易受到现场干扰以及检测精度低的问题,设计开发了一种新的高性能CPC自动对中控制系统;该系统主要是采用电磁感应原理检测带钢的位置,然后采用电子电路对控制对象的位置信号进行放大、滤波,再经过STM32微控制器、控制柜、液压控制等单元调整导辊位置来实现对控制对象的对中控制;整个电路系统的检测和控制精度为1 mm,并且信号线性度以及稳定性好,提高了产品的可靠性。     

干熄焦生产的调节与控制

兖矿国际焦化公司干熄焦项目于2009年底试运转，各项主要工艺指标直接体现着系统的运行状况，决定着生产能否安全运行，采用适当的方法调节与控制尤为重要，现将部分的调节方法作以下介绍。     

基于激光导向器的悬臂式掘进机位置姿态自动测定方法

掘进机位置及姿态的自动测定是掘进机自动控制中的关键问题之一。文章结合悬臂式掘进机的结构和工作方式,分析了悬臂式掘进机位置及姿态对巷道掘进的影响,提出了一种基于激光导向器的悬臂式掘进机位置姿态自动测定方法,并分析了该方法的可行性。     

空间桁架结构的优化配置及振动控制研究

为抑制空间柔性桁架结构的低频振动,采用压电杆件进行优化配置实现桁架结构的振动主动控制;建立了空间桁架结构主动压电杆件的机电耦合模型,利用ANSYS前处理功能编制了压电桁架的机电耦合有限元程序;将可控性度量指标与逐步消减法相结合,实现了空间桁架结构主动杆件的优化配置;对结构进行初始位移扰动、正弦激励以及随机激励,并采用最优模态控制算法进行振动抑制仿真分析,对上述方法进行验证且建立振动控制评价指标进行评价;结果表明将可控性度量指标与逐步消减法相结合的方法可有效抑制空间柔性桁架结构的振动。     

动态矩阵控制中基于Kalman滤波的开环预测方法

用稳态Kalman滤波器来解释双层结构模型预测控制中的开环预测模块,得到的结果与非基于Kalman滤波导出的开环预测对应和等价.将该结果与文献中已有的Kalman滤波解释进行了详细对比,阐述了其中的不同点.针对双层结构预测控制的整体策略进行仿真,并针对积分输出的Kalman滤波进行仿真,验证了所得结论的有效性.     

HL-2A的中央逻辑控制PLC环网设计

PLC逻辑控制是HL-2A中央控制系统的重要组成部分,改造前的逻辑控制系统基本使用硬连接,维护耗时耗力,结合新一代实时工业以太网PROFINET为HL-2A逻辑控制系统的改造设计了环形冗余网络;采用8台西门子交换机SCALANCE X200通过光纤依次连接成环,交换机的电口连接S7-400和上位机,与等离子体放电相关的重要信号仍走硬连接,其他所有信号都走网络传送;中控系统作为管理站对其他7个子系统进行集中化管理,中控可以轻松快速地获取每个子系统的状态,在等离子体放电错误时能很快的预测事故地点和故障分析;根据放电实验结果表明,光纤环网非常适用于设备分散的慢控制系统,整个控制系统逻辑关系清楚,后期扩展和改造也非常方便;改造后的逻辑控制系统能满足HL-2A和HL-2M两套装置的慢控制,维护简便,事故定位快准,提高了放电效率。     

基于支持向量机的外骨骼机器人灵敏度放大控制

为了准确控制外骨骼机器人跟随人体运动,需要建立其动态、精确的数学模型;人体下肢外骨骼是一个多自由度、强耦合以及非线性的多连杆系统,难以建立准确的运动学和动力学模型;文章使用三维运动捕捉与空间定位系统,获取实际人体运动参数(运动学与动力学),应用支持向量机(SVM)学习人体下肢外骨骼的数学模型;基于该模型构造基于支持向量机模型的灵敏度放大控制方法;文章使用MATLAB和LIBSVM建立外骨骼下肢机器人的数学模型,并进行仿真分析;仿真结果表明基于SVM的模型学习方法,能够准确计算出人体下肢外骨骼的动力学模型,并简化建模过程;基于SVM的灵敏度放大控制,能够有效计算出人体下肢外骨骼各关节(髋关节、膝关节、踝关节)的输出力矩,并控制外骨骼机器人跟随人体运动。     

基于多模态PID的曳引机驱动控制系统设计

曳引机的驱动控制系统是垂直升降电梯的关键设备,对电梯性能具有重要影响,具有较大的研究价值;对一种基于多模态PID控制的永磁同步曳引机电梯驱动控制系统进行了研究;给出了曳引机驱动控制系统的总体设计方案,将系统分为主控模块、驱动模块和信号采集模块进行设计并介绍了各模块硬件电路的设计;针对曳引机控制采用了电流、速度双闭环控制算法,给出了主控制器DSP的软件流程设计,并对速度环采用的多模态PID控制算法进行了研究;在电梯公司的试验塔对设计的驱动控制系统进行现场调试,调试结果表明电梯在高、中、低速下都能够良好地跟踪给定的S型速度曲线,且超调量较小,稳态误差较小,可以满足电梯控制的性能指标要求。     

基于Compax3的伺服升降平台控制系统设计

针对现有同步、大载荷升降平台行程控制精度低、人机交互性差的缺点,设计了一种基于Compax3伺服控制器的升降平台控制系统;利用一台伺服电机驱动多个滚珠丝杆同步螺旋升降运动,分别通过CANopen和串口通信的方式实现本地、远程同时对升降平台的运动控制和状态监控,并且独立控制电机刹车方便安装和调试;试验结果表明,该控制系统的行程控制误差小于0.1 mm,系统控制精度高、人机界面友好、功能丰富、性能稳定,具有较高的工程应用价值。     

航天器姿态跟踪系统的自适应滑模控制

针对存在不确定惯量矩阵和外干扰的刚体航天器姿态跟踪系统,提出了一种自适应滑模控制方法。首先建立了姿态跟踪误差动力学方程,并对刚体航天器跟踪误差动力学定义了滑模,设计了自适应滑模控制律,该控制律的优点在于可以估计系统不确定块,消除了传统滑模控制中对不确定界的要求。Lyapunov分析表明了提出的自适应滑模控制器确保闭环系统取得渐近稳定性。仿真结果验证了提出的控制策略的有效性。