基于定量反馈理论的天线稳定平台跟踪控制系统设计

在对某天线稳定平台跟踪装置模型辨识并得到带有参数不确定性线性模型的基础上,根据定量反馈理论对俯仰轴的跟踪伺服系统进行鲁棒控制器设计.综合考虑被控对象的模型不确定范围和系统的稳定性能指标、抗干扰指标,实现一定范围参数摄动系统的强鲁棒性.仿真结果表明:在模型参数摄动时系统阶跃响应的超调量和调节时间基本一致.验证了设计方法的可行性和有效性.     

BTO/PDMS/C柔性复合薄膜的制备及压电性能研究

针对压电陶瓷在实现微纳运动中普遍存在的不确定非线性因素,提出了一种新型的非线性鲁棒控制器。该控制器利用非奇异终端滑模控制实现了控制器的鲁棒性,采用时延估计技术实现了对未知项的实时补偿和无模型控制,有利于工程应用,并用鲁棒精密微分器实现对全状态的估计。运用Lyapunov稳定性理论证明了系统的闭环稳定性。半物理仿真实验表明,该控制器能够控制压电陶瓷实现亚微米精度的运动控制。理论分析和实践证明,提出的控制策略具有无模型、高精度和鲁棒性强的控制效果,工程应用性强,能有效应用于压电陶瓷驱动的微纳操作系统中。     

动态鲁棒补偿及其在改善跟踪伺服系统低速跟踪性能中的仿真验证

介绍了一种动态鲁棒补偿器的实现原理,并将其用来改善跟踪伺服系统的低速跟踪性能,仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于非线性系统描述的超声马达鲁棒跟踪控制

针对行波型超声马达,在非线性系统描述的数学模型基础上,采用了一种新的鲁棒控制方案．该控制器由标称控制器和鲁棒补偿器两部分构成。首先,针对标称系统设计标称控制器得到期望的输出跟踪特性,然后加上鲁棒补偿器,实现鲁棒特性。可以证明,鲁棒稳定性、鲁棒静态特性、鲁棒瞬态特性以及鲁棒跟踪特性可同时得到．仿真和实验结果都表明了控制方案的有效性,而且该控制器结构简单、参数可在线调整.     

鲁棒最小二乘在测位探测器建模中的应用

本文主要讨论了鲁棒最小二乘方法在测位控制器建模中的应用。首先简单介绍了鲁棒最小二乘方法的原理及几何解释;对测位控制器的输入误差的结构进行了估计,然后利用这种误差结构所确定的鲁棒最小二乘方法进行测位控制器建模,生成了模型参数,并对所生成的模型参数进行数字仿真验证和误差适应性测试,分析了各种测试结果,从而证明了在有不确定性扰动因素的情况下,利用鲁棒最小二乘方法建模对提高测位控制器的控制精度是有效而可行     

一种静不稳定无人机快速跃升与俯冲机动控制器设计

针对无人机在快速跃升与俯冲机动中存在的气动耦合、操纵耦合与不确定扰动,以及由于静不稳定性而造成的不稳定俯仰力矩等问题,提出了一种新的鲁棒模型参考自适应非线性逆控制器。首先,通过基于状态反馈的非线性逆控制完成多通道之间的解耦;然后,依据解耦后的线性闭环系统设计鲁棒模型参考自适应控制器,其主要作用是对非线性逆误差与不稳定俯仰力矩进行补偿,并对不确定扰动进行抑制,从而保证无人机在整个快速机动飞行中的稳定性。通过非线性仿真验证了该控制方法在快速跃升与俯冲纵向机动控制中的有效性与可靠性,并与典型的鲁棒伺服LQR最优控制器对比,说明了该控制器的解耦性能以及对于不确定扰动的抑制作用。     

液压伺服系统自适应模糊变结构控制

结合变结构控制、自适应控制和模糊技术等特点,提出一种自适应模糊变结构控制方法.首先,设计一个带积分开关平面函数的变结构控制器,并构造一个二维模糊边界层宽度调节器以削弱抖振.其次,基于Lyapunov稳定性理论,引入一自适应算法,自适应调节变结构控制参数.应用于液压伺服系统的控制实验结果表明,所提出的控制方法能削弱抖振,改善液压伺服系统稳态控制精度,具有较强的鲁棒自适应综合性能.     

基于复合控制的自行车机器人平衡控制

为了实现自行车机器人的平衡控制,提出一种复合控制的方法。将自行车看成多体系统,根据拉格朗日方程建立系统动力学模型。针对自行车机器人不稳定零动态的特点,采用复合控制,将系统的不稳定子系统作为内环,采用二次型性能指标最优控制器镇定。针对干扰以及模型不确定性,对输出作为反馈的外环设计鲁棒控制器,使得整个系统具有较强的鲁棒性。仿真结果表明,所提方法可以实现自行车的平衡控制,使系统具备了抑制干扰的能力,并保证了系统的鲁棒稳定性。     

基于超扭曲算法的鲁棒自适应四旋翼控制器

针对四旋翼在存在外部未知干扰及具有模型不确定性情况下的姿态控制问题,设计一种基于超扭曲算法的鲁棒自适应四旋翼控制器.该设计方法将超扭曲算法与鲁棒自适应控制结合,使用超扭曲算法抑制系统抖振现象,鲁棒自适应算法能有效补偿系统模型的不确定性,增强系统的抗干扰性能;构造Lyapunov函数,证明四旋翼飞行器闭环系统的稳定性.对所设计的控制器进行仿真,搭建四旋翼飞行器平台进行飞行实验,以验证设计的控制器.仿真结果表明,基于超扭曲算法控制的四旋翼系统具有较快的收敛速度和较强的鲁棒性,飞行实验验证了所提控制策略的可行性,可实现四旋翼的稳定控制.     

不确定系统的鲁棒容错H∞控制

针对不确定线性连续系统,研究了执行器失效情况下的鲁棒容错H∞控制问题.利用LMI,给出了不确定线性系统对任意执行器故障均保持渐近稳定且满足给定干扰衰减指标的鲁棒容错H∞控制器存在的充要条件,讨论了参数不确定线性系统的鲁棒容错H∞控制器的设计问题.根据凸优化理论,进一步给出了鲁棒容错最优H∞控制器的线性凸优化设计算法和设计步骤.采用所设计的状态反馈控制器,当任意执行器出现故障时,闭环系统仍保持渐近稳定且满足给定的干扰衰减性能指标.数值仿真例子验证了该设计方法的可行性和有效性.     

Robust loop shaping-fuzzy gain scheduling control of a servo-pneumatic system using particle swarm optimization approach

In this paper, a new technique called robust loop shaping-fuzzy gain scheduled control (RLS-FGS) is proposed to design an effective nonlinear controller for a long stroke pneumatic servo system. In our technique, a nonlinear dynamic model of a long stroke pneumatic servo plant is identified by the fuzzy identification method and is used as the plant for our design. The structure of local controllers is selected as PID control which is proven by many research works that this type of control has many advantages such as simple structure, well understanding, and high performance. The proposed technique uses particle swarm optimization (PSO) to find the optimal local controllers which maximize the average stability margin. In addition, performance weighting function which is normally difficult to obtain is automatically determined by PSO. By the proposed technique, the RLS-FGS controller can be designed, and the structure of local controllers is still not complicated. As seen in the simulation and experimental results, our proposed technique is better than the classical gain scheduled PID controller tuned by pole placement and the conventional fuzzy PID controller tuned by ISE method in terms of robust performance.     

基于遗传算法的红外成像导引头伺服控制系统设计与仿真

对某红外成像导引头的伺服控制系统进行了设计与仿真。根据某红外成像导引头伺服控制系统实现的两个功能,设计了系统控制的位置回路和稳定回路。在获得被控对象稳像平台的数学模型后,利用遗传算法优化设计了PID控制器的三个参数,并通过MATLAB/SIMULINK工具对控制回路作了相应的控制性能仿真及分析,以验证系统的理论正确性和可行性。     

Robust control of positioning systems with a multi-step bang-bang actuator

A nonlinear control scheme for preventing the limit cycle due to the nonlinearity of the multi-step bang-bang actuator in mechanical position control systems is proposed. A linearized model, sinusoidal input describing function (SIDF), for a multi-step bang-bang actuator is introduced to compensate the nonlinearity of the multi-step bang-bang actuator. Using that model, an H_∞ robust controller for position control systems with a bang-bang actuator is proposed by loop shaping techniques with normalized coprime factorization stabilization to address the robustness. The proposed scheme requires a smaller deadband as a result of compensating the nonlinearity of the bang-bang actuator. A single-axis servo system is implemented in order to verify the proposed control scheme experimentally. Experimental results show that the controller can satisfy the special interest, silent contact switching of the actuator.     

Robust nonlinear nominal-model following control to overcomedeadzone nonlinearities

A robust nonlinear nominal-model following control is proposed to overcome deadzone nonlinearities which are unavoidable in many physical systems due to the imperfections of system components. First, an ideal linear nominal model of the plant and a model controller are employed to generate an ideal reference output. Then, a nonlinear robust loop controller is added to force the actual output to follow the ideal reference output. The robust loop controller contains an ordinary proportional-integral-derivative controller combined with a deadband relay. The added deadband relay has the capability of reducing nonlinear effects of the plant. A systematic design methodology is established and it is linked to the conventional control system design. The proposed scheme is practically applied to the control of a DC motor position servo system containing a severe deadzone nonlinearity. Both simulation and experimental results have illustrated the effectiveness and robustness of the proposed technique     

伺服环路控制器的数字化设计

为解决模拟电路在伺服控制系统中存在的器件漂移、抗干扰能力差、变量不易监视等诸多不足,对某船载卫通站伺服环路模拟控制器进行了分析,提出计算机控制代替模拟控制的方法。首先通过电路分析得出模拟控制器的传递函数,再采用零阶保持器法对模拟控制器传递函数进行数字化,并给出了便于编程的控制算法,得到了相应的数字控制器传递函数。经过M...     

基于改进型重复控制的三轴转台解耦与控制

针对三轴转台伺服系统位置精度要求不断提高,提出了改进型重复控制与微分前馈控制相结合的复合控制作用于伺服系统的位置回路。根据某型三轴转台伺服系统的组成,分析并建立了电流环、速度环与位置环的模型,并于位置环设计了改进型重复控制器。设计时,考虑了三轴转台的三个框架转动时互相产生的耦合影响,并分析三个框架同时转动时三轴转台的内框快速性与稳定性。仿真结果表明,采用复合控制策略时三轴转台的位置控制响应快、精度高、抗干扰性强,满足系统性能指标。     

基于Simulink的火炮伺服系统自抗扰控制仿真

为了解决火炮伺服系统存在负载变化大、冲击扰动力矩强等问题,将自抗扰控制技术应用到火炮伺服系统位置控制器中。该控制算法通过实时估计与补偿来弥补传统控制方法的不足。通过在Simulink软件平台搭建了ADRC的火炮伺服系统三环模型,仿真结果对比传统PID控制。对比结果表明,基于ADRC的系统超调小、响应速度较快、具有较强的鲁棒性。     

基于速度位置双闭环控制的视轴稳定系统设计

视轴稳定伺服系统用于隔离振动或冲击对摄像系统成像的影响。系统由航向和俯仰框架组成,速度传感器、角位置传感器、航向电机、俯仰电机、主控制器构成了速度、位置双闭环稳定控制系统。利用位置环调节来保证系统准确性的基础上加入速度环调节来提高系统响应速度,使系统的响应时间小于50 ms,过渡时间小于200ms。     

基于运动控制器的全闭环控制系统

利用运动控制器作为上位控制单元,采用交流伺服驱动器和伺服电机作为执行机构,采用光栅尺作为直线位移检测装置,设计出一种新型的全闭环运动控制系统,实现对伺服电机高速、高精度的控制。介绍了控制系统的组成及硬件原理,给出了控制系统软件设计的结构。这种系统既具有实时性和快速性,又方便实用。     

基于反推的永磁同步电动机伺服系统的位置跟踪控制

永磁同步电动机工作性能优越，在当前交流伺服系统的驱动控制当中起着越来越重要的作用。为了实现永磁同步电动机的精确位置跟踪，把一种新颖非线性控制方法Backstepping应用于永磁同步电动机伺服系统控制器的设计。Backstepping控制器的设计以保证系统的全局一致渐近稳定为原则，因此该控制器不但可以保证系统的全局一致渐近稳定，而且系统具有快速跟踪，定位精确的特点。系统的设计能够有效降低转矩变化对位置跟踪性能的影响。最后通过Matlab仿真验证了系统设计的有效性和可行性。