基于自适应滑模的多螺旋桨浮空器容错控制

针对多螺旋桨浮空器执行机构易发生故障的容错控制问题,同时考虑系统所受到的未知外部扰动和螺旋桨输入幅值的饱和约束,提出一种自适应滑模容错控制方法。建立浮空器的四自由度运动模型,系统分析矢量螺旋桨的故障类型,分为输出力的大小故障和矢量转角故障,得到浮空器执行机构的故障模型。基于自适应和滑模控制理论,由跟踪目标与系统当前状态偏差设计积分滑模面。针对未知外部扰动和执行机构偏移故障,设计相应的自适应律进行处理;针对螺旋桨输入饱和约束,应用Sigmoid函数设计跟踪轨迹进行处理。由此设计一种自适应滑模容错控制策略,利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的全局渐近稳定性能。以上海交通大学的多螺旋桨浮空器为模型,仿真验证了故障容错控制方法的有效性和鲁棒性。      

具有状态约束与输入饱和的全向移动机器人自适应跟踪控制

研究了全状态约束与输入饱和情况下的全向移动机器人轨迹跟踪控制问题.首先,针对一类三轮驱动的全向移动机器人,考虑系统存在模型参数不确定与外部扰动,建立了运动学与动力学模型;其次,利用障碍Lyapunov函数,结合反步设计方法,有效处理全向移动机器人跟踪过程中存在的状态约束,保证所有状态变量不会超出状态约束的限制区域;然后,针对系统参数不确定和未知有界扰动,设计相应的自适应律进行处理;同时,提出一种抗饱和补偿器保证机器人输入力矩满足饱和约束;并且利用Lyapunov理论分析证明了当选取合适的控制参数时闭环系统中的所有信号均能保证一致有界;最后,通过与未考虑状态约束和输入饱和的控制器以及经典比例-微分控制器进行仿真对比,验证了该方法的有效性和鲁棒性.      

基于饱和系统理论的电力稳定控制器的抗饱和控制

非线性系统中,饱和问题的存在限制了控制器的性能发挥.在强干扰下,依据线性理论设计的控制器很易进入饱和状态.为此,采用增益矩阵反馈抗饱和理论,设计了考虑饱和非线性的稳定控制器.该方法用于电力系统稳定控制中,可使得包含系统的稳定域变增大,并提高稳定控制器抗干扰能力.仿真表明,在大扰动下,抗饱和控制器能有效地抑制超调,提高稳定能力.     

基于复合干扰观测器的轧机液压伺服位置系统终端滑模控制

针对轧机液压伺服位置系统,考虑参数不确定性、负载扰动和输入饱和非线性的影响,提出一种基于复合干扰观测器的终端滑模控制方法。将轧机液压伺服位置系统中的参数不确定性、负载扰动以及输入饱和非线性视为复合干扰,通过选用快速终端滑模干扰观测器对其进行逼近估计,并将输出的估计值引入到所设计的控制器中进行补偿。通过稳定性理论分析表明,在所设计的控制器的作用下,闭环系统全局渐趋稳定。最后,基于某650 mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统的实际参数进行仿真研究,结果表明,所设计的控制器能够实现系统输出对期望位置的准确跟踪。     

基于分段模糊Lyapunov函数的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

研究了具有控制输入约束和外部干扰的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题.在轨迹跟踪位姿误差的T-S模型和并行分布补偿框架下,利用分段模糊Lyapunov理论给出了满足控制输入约束的H_∞控制器设计方法,并证明了闭环系统的稳定性.仿真结果验证了所提方法的有效性.      

智能混合型控制器在温度控制的研究与应用

炉温控制系统具有温度时滞、非线性等特点，结合传统PID控制和模糊控制的优缺点，设计出一种混合控制器，解决炉温控制温度稳定性问题。当温度偏差值大于切换值时，模糊控制器做主控制器，以加快系统的温度响应特性。当温度偏差值小于切换值时，PID控制器做主控制器，以提高温度的控制精度。该控制器应用在焦炭反应性强度测定装置中，提高了控制温度的响应特性和精度，具有较强的鲁棒性，控制效果较好。     

前馈厚度控制的外部自激励定量反馈调节

分析了板材轧制过程中出口厚度变化的成因.将不确定扰动的影响归结为轧机刚度系数摄动和轧件塑性系数摄动,建立了双摄动厚度控制模型.综合考虑轧机系统的外部不确定扰动,针对轧制道次间的不确定性,在频域内将板厚信息转化为轧机系统边界性能指标,设计抑制前馈扰动的外部自激励定量反馈控制器.仿真实验表明,设计的控制器能有效抑制轧制过程中的外部扰动,具有良好的鲁棒性能,并能直观保证系统调整时的鲁棒稳定性,适于工业生产.      

活套式拉丝机张力闭环控制电控系统

介绍活套式拉丝机张力闭环控制电控系统工程改造项目的设计思想,分析活套式拉丝机的工作原理以及整个张力自动控制电控系统的软硬件实现.系统张力环采用防积分饱和PI控制器,最大限度地提高了系统的动静态性能.     

埋弧电石炉模糊控制系统的稳定性

本系统引用模糊控制对埋弧电石炉三相电极升降进行控制。文中重点介绍采用模糊控制器的多值继电器模型，用非线性系统的相平面分析法来分析系统的稳定性。     

冷轧机抗扰动振动控制调控约束优化分析

冷轧机是冶金板材成形领域重要的设备之一,其在运行过程中产生的扭振问题对冶金板材的质量控制影响很大,为此开展了基于系统性能调控约束（PPC）的冷轧机振动控制优化分析。在建立冷轧机抗扰动振动控制系统模型的基础上,开展工况仿真分析。研究结果表明：在外部扰动情况下,没有PPC约束的自适应控制器出现了大幅振荡,设置PPC约束后达到了更优收敛状态,系统呈现稳定运行状态,该研究只需设置合适的性能域便能够使系统达到理想控制状态,简化了控制器操作性能。     

T-S模糊控制系统的虚拟等价系统及稳定性判据

针对未知确定性被控对象和未知非线性时变对象,通过构造虚拟等价系统的方法研究T-S模糊控制系统的稳定性.采用虚拟等价系统的目的在于降低原问题的难度,改进现有稳定性判据的保守性.分析结果表明,T-S模糊控制系统的稳定性主要取决于局部模型的精度、模糊规则的正确性以及局部控制器的镇定性.      

自适应模糊模型在非线性系统中的仿真研究

针对一类仿射单输入单输出非线性系统采用模糊控制、模糊逻辑系统逼近和滑模控制相结合的模糊控制器,利用滑模控制及Lyapunov函数方法提出了直接模糊自适应控制方案。直接自适应控制器充分利用模糊控制规则,通过仿真表明该方法具有较好的跟踪性,能保证闭环系统稳定,跟踪误差收敛,具有一定的鲁棒性,系统中所涉及的所有变量有界,系统的跟踪误差渐近收敛于零或零的一个邻域内。     

Identification of the parameters of controlled objects in closed systems

Matters of applying the correlation approach to solving the problem of identifying controlled objects in closed control systems are examined. It is established that identifiability in a closed system is determined by the type of auto- and cross-correlation functions of stochastic processes at the input and output of the object as well as by the magnitude of the transmission channel delay of the control actions and by the transfer function of the controller. The possibility of using identification criteria in the form of equalities of cross-correlation functions of the output variable and disturbance of the control action is substantiated. A comparison of the correlation method of identifying the parameters of an object in closed systems and least-squares method showed the applicability of the latter approach to a limited class of closed systems.     

一类不确定非线性系统的串级主动补偿控制

针对一类具有下三角结构的单输入单输出不确定非线性系统,研究其稳定控制问题.提出一种结构简单、收敛速度可控以及抗扰性能良好的基于Backstepping方法的串级主动补偿控制策略,实现了闭环系统的渐近稳定控制.为解决闭环系统中不确定非线性未知问题,设计一种新的观测器,使得这种观测器能够实时跟踪闭环系统的不确定非线性.通过引入奇异扰动性理论,给出了闭环系统稳定性分析.仿真实验结果验证了该控制方法的有效性.      

基于有限时间滤波控制的电机驱动系统结构/控制一体化设计

针对电机驱动系统进行了基于有限时间控制器的结构/控制一体化设计.针对电机驱动系统跟踪控制问题,采用有限时间收敛方法设计了跟踪控制器.考虑系统状态信息不可测的情况,设计了有限时间滤波控制器,在估计系统速度信息的同时实现了有限时间跟踪控制.为进一步提升系统控制性能,考虑结构与控制之间存在的耦合问题,对电机驱动系统进行结构/控制一体化设计.首先针对电机驱动系统设计了同时考虑结构优化和控制器优化的一体化性能指标.所设计一体化性能指标能够在满足控制性能要求的同时,得到所能驱动的最大负载.同时优化系统的结构参数与控制器参数能够使控制系统达到全局最优,从而取得良好的控制效果.随后,采用嵌套优化策略对电机驱动系统的一体化设计问题进行简化,采用自适应步长的布谷鸟搜索算法对控制器参数优化问题进行求解,得到了一体化最优解.通过数值仿真验证了所提方法的有效性.      

基于动态轧制力的波纹辊轧机非线性振动

 金属层状复合板波纹辊轧制成形技术是一项变革性技术。为研究动态轧制力对波纹辊轧机振动特性和分岔行为的影响,考虑了波纹辊轧机动态轧制力、波纹界面间的非线性刚度和非线性阻尼,建立了基于动态轧制力的波纹辊轧机非线性振动数学模型。运用多尺度法求解了波纹辊轧机辊系在动态轧制力激励下的非线性振动幅频特性方程。分析了动态轧制力幅值、非线性刚度系数和非线性阻尼系数等参数对非线性振动的影响。通过最大Lyapunov指数、分岔混沌图、Poincaré截面和相轨迹等方法分析了轧制力的动态变化对系统稳定性的影响,设计了分岔反馈控制器对轧制力动态变化诱发的分岔行为进行控制,并且通过数值仿真验证了控制器设计的正确性和可行性。     

Dynamics of reaching for stationary and moving objects: Data and model.

The nature of the interrelations among movement amplitude, movement time, and peak velocity was addressed in 2 experiments in which participants reached for stationary and moving objects. Movement time was found to scale with the distance between the hand and the object at the onset of movement but to be relatively independent of object speed. Peak velocity, however, was found to scale with both these variables. The origin of these interrelations cannot be understood within the framework of existing trajectory formation models that are based on optimization procedures. A dynamical perspective in which the movements are considered in an object-attached coordinate frame allows for their emergence. This is demonstrated by simulation of a nonlinear model, built up from Rayleigh and Duffing components, with the nonlinear dissipative parameter being associated with amplitude scaling. (PsycINFO Database Record (c) 2010 APA, all rights reserved)     

无人软翼飞行器直线航迹跟踪鲁棒反步控制

为实现无人软翼飞行器的直线航迹跟踪控制,提出一种基于模拟对象的可变增益鲁棒反步控制方法.基于模拟对象方法建立软翼飞行器的航迹跟踪误差模型,并设计了可变增益反步跟踪控制器,通过合理设计增益参数,消除了部分复杂非线性项,避免了传统反步法中虚拟量高阶导数问题,简化了控制器形式,更有利于工程实现.根据Lyapunov理论设计的鲁棒反馈补偿项,在保证稳定性的同时提高了系统的鲁棒性.将控制器应用于无人软翼飞行器平面直线航迹跟踪控制中,仿真实验表明,所设计的控制器可以实现直线航迹的精确跟踪,且具有很好的鲁棒性.