柔性支撑Stewart平台自适应交互PID隔振控制

为了实现500 m口径球面射电望远镜(five hundred meter aperture spherical radio telescope, FAST)二级精调稳定平台对馈源舱隔振控制的定位和指向精度, 首先提出了基于并联机构学原理的3维机动目标跟踪预测算法, 对柔性支撑Stewart平台的基座运动进行跟踪预测. 进而,在Stewart平台关节空间设计了自适应交互PID控制器, 引入自适应交互算法解决PID参数的实时调整, 以适应柔性支撑Stewart平台的参数变化对不同控制参数的需求. 采用现代机电系统仿真策略, 对柔性支撑Stewart平台隔振系统的动力学与控制问题进行了仿真, 结果表明: 与传统的PID控制器相比, 自适应交互PID控制器大大改善了隔振效果, 完全满足隔振目标的要求.     

大射电望远镜精调平台系统控制的设计与实现

针对大射电望远镜复合控制系统子系统之一的精调Stewart平台(第2级)，研制开发了精调Stewart平台控制专用系统软件。该软件具有数据采集、实时控制、仿真、系统自动复位和运行情况监测等功能。     

非线性PID控制器

本文利用非线性跟踪-微分器和非线性组合方式来改进经典PID调节器以提高其适应性和鲁棒性.     

基于LPV 方法的Stewart 平台关节空间分散控制

为了提高Stewart 平台关节空间分散控制系统的性能,提出一种基于线性变参数(Linear Parameter Varying,LPV) 方法的控制策略．首先建立了平台关节空间动力学模型;通过分析平台惯性矩阵,指出单支路 子系统等效负载变化以及子系统间的耦合干扰是分散控制需要处理的主要问题．然后将平台惯性矩阵分解为 一个对角阵与一个耦合阵之和,子系统间耦合作用视为对单支路的干扰,从而得到每个子系统的动力学方程． 最后针对子系统等效负载随着上平台运动而在较大范围内变化的特点,引入LPV 控制方法,使控制器参数能 够适应子系统负载变化,减少了保守性．仿真结果表明了所提方法的有效性．     

Stewart平台神经网络非奇异终端滑模控制

针对Stewart平台的六自由度（six degrees of freedom, 6-DOF）轨迹跟踪问题,提出一种基于神经网络的非奇异终端滑模控制方法并应用于Stewart平台的位置姿态控制中。通过分析Stewart平台的位置反解和速度反解,建立运动学方程,利用牛顿-欧拉方程建立动力学方程,并结合加速度反解得到了平台的状态空间表达式;基于非奇异滑模面函数,设计非奇异终端滑模控制律。考虑到径向基函数（radial Basis function, RBF）神经网络的逼近特性,采用RBF神经网络对模型未知部分进行自适应逼近,并利用Lyapunov第二法设计了自适应律;通过仿真证明控制器设计的有效性。仿真结果表明,相比于比例积分微分（proportional integral derivative,PID）控制器,提出的RBF神经网络非奇异终端滑模控制器具有更好的轨迹跟踪精度和动态特性。     

利用非线性特性改进PID控制律

本文综述作者利用非线性特性改进经典ＰＩＤ调节器方面所得的结果，其中有“非线性跟踪－微分器”，“非线性ＰＩＤ控制器”等结构，系统的“时间尺度”，控制器的“适应性”，“鲁棒性”等概念以及这些新结构和概念的应用方法。     

大射电望远镜FAST 馈源舱位姿控制

针对大射电望远镜(FAST)馈源舱位姿控制问题进行了研究．根据馈源舱、塔柱的固定顶点及与其相联的6根钢索组成的stewart平台结构，提出利用自抗扰控制技术(ADRC)来调节6根钢索的长度，使馈源舱姿态跟踪给定理想轨迹．数字仿真表明了该方案的可行性．     

一种新型模糊非线性PID控制器

采用一维输入一维输出的模糊映射关系与传统PID控制器相级联的方式，构成一个模糊非线性PID控制器以提高现有PID控制器的性能．一维模糊控制器无需选择与调整量化因子和比例因子，采用五条规则，易于实现．数值仿真和误差泛函积分评价指标表明，所提出的模糊非线性PID控制器比现有控制器具有更好的动静态性能．     

巨型柔性Stewart平台解空间的研究

本文针对大型射电天文望远镜FAST中馈源系统的柔索结构及运动要求，提出了巨型柔 性Stewart平台的概念，并由馈源舱的非线性静平衡方程给出了解空间的定义．通过计算发 现六悬索巨型柔性Stewart平台的工作空间中存在六个解空间为零的面，不能保证馈源舱连 续平稳地做空间扫描．在综合考虑馈源舱运行规律及悬索受力特点的基础上，本文通过增加 两根向下拉的冗余悬索，设计了八悬索巨型柔性Stewart平台．计算结果表明八悬索巨型柔 性Stewart平台消除了解空间为零的位置，为大型射电天文望远镜FAST中采用八悬索而不是 六悬索巨型柔性Stewart平台提供理论基础和数值依据．     

非线性机械系统PID控制渐近稳定性分析

应用Lyapunov直接稳定性理论和LaSalle不变性原理, 证明了不确定非线性机械系统常用线性PID控制的半全局渐近稳定性. 同时证明了为提高系统的响应速度而发展的一种非线性PI加D (NPI-D)控制系统的全局渐近稳定性. 两自由度机器人系统的数值仿真结果验证了NPI-D控制的良好性能.     

基于DSP的Stewart平台控制系统研制

六自由度Stewart平台具有多通道、实时性高、运算量大等特点,为提高平台的控制精度,对六自由度平台位姿参数正解法进行改进,将平台定为动平面三点空间坐标,并将二次方程转化为线性方程,对产生的奇异解进行方程补偿,降低了运算次数并提高了效率。设计了基于DSP的控制系统。系统由DSP控制板、直流电机、Stewart平台和上位机软件构成。上位机软件由LabView开发,通过串口进行上下位机的通信。介绍了平台控制系统的原理、硬件和软件的设计与实现。实验表明,该控制系统具有良好的稳定性和较高精度的定位控制能力。     

基于Simulink的Stewart平台仿真研究

Stewart平台是一种6自由度的并联机器人机构，该文介绍了基于Simulink的SimMechanics模块集对Stewart平台进行仿真研究的方法，在具体分析SimMechanics模块集中各模块的使用及参数设置方法的基础上，运用该模块集对Stewart平台进行了建模。既便于使用SimMechanics模块集建立其他复杂机械系统的模型，又利于对Stewart平台进行深入研究。最后针对某Stewart平台的轨迹跟踪问题进行了仿真研究，获得了满意的结果。     

Stewart并联机构主动隔振平台的非线性L2鲁棒控制

以Stewart并联机构主动隔振平台为研究对象,提出一种非线性L2鲁棒主动隔振控制方法．应用牛顿—欧拉方法建立了由直线音圈电机驱动的隔振平台的完整动力学模型．在模型非匹配不确定性的上界未知的情况下,充分考虑动力学模型的非线性特性、参数摄动以及未建模动态等因素对隔振控制的影响,设计了模型非匹配不确定性上界估计的调节律并推导出鲁棒主动隔振控制律．通过构造合适的存储函数,在理论上证明了系统的稳定性和满足L2性能准则的隔振性能．仿真结果表明,该方法能有效地抑制6个方向的低频振动,得到满意的隔振性能．     

机械臂轨迹跟踪控制的仿真

该文详细讨论了刚性机械臂的动力学模型、轨道跟踪控制策略及其MATLAB的仿真.在成功建模的基础上,使用常规PD控制策略,非常好地完成了轨道跟踪控制任务.即使在模型未知的情况,仍然可以用PD直接控制跟踪目标轨迹.该文中运用了李亚普诺夫稳定性理论,对PD控制进行稳定性判定.通过对双机械臂和三机械臂的轨迹跟踪控制的MATLAB仿真,证明了控制策略的有效性.同时根据仿真结果的比较,对PD控制策略进行了鲁棒性的分析.分析结果为PD控制的鲁棒性会随着控制对象的自由度的增加而降低.     

水下自航器航迹控制系统仿真研究

该文提出了一种带优化修正函数的非线性ＰＩＤ控制器设计方法,用它设计 控制器能对复杂非线性对象进行简单而有效的控制。用它为某型自抗器设计的航迹控制器在不同入水条件下进行了仿真研究。仿真结果表明,用带优化修正函数的非线性ＰＩＤ控制器设计方法设计的自航器航迹控制系统,在不同入水条件下都具有良好的动、静态特性。说明非线性ＰＩＤ控制方案较好地解决了空投入水自航器的航迹控制问题。     

无人机航迹跟踪控制与仿真

对于无人机的精确航迹跟踪问题进行了研究。系统分为基本姿态控制器设计和制导系统设计两个部分进行研究。利用多重时间尺度奇异摄动理论,结合非线性动态逆方法设计了基本姿态控制器,包括快逆回路和慢逆回路两部分。由引导飞机沿期望航迹的指令加速度解算出跟踪指令航迹所需要的制导力,求出飞机改变姿态所需的控制指令,作为基本姿态控制器的输入。针对某无人机模型进行了机动航迹跟踪仿真验证,仿真结果显示系统能够较好的跟踪指令机动航迹。证明了该方法的有效性和实用性。     

改善光电经纬仪动态跟踪性能的模糊PID技术

提出一种模糊PID控制算法,既能改善控制系统的过渡过程、减小超调量,又能保证系统跟踪位置精度.结合EOMS光电经纬仪系统分析了算法的实现原理,针对阶跃输入信号,在Matlab环境下仿真了算法的特性.仿真结果表明,提出的模糊PID技术能显著改善光电经纬仪系统在目标突然转向时的跟踪性能.与频率特性控制方法相比,系统跟踪精度和鲁棒性均有明显改善.     

Tracking Control of Multi-Agent Systems Using a Networked Predictive PID Tracking Scheme

With the rapid development of network technology and control technology, a networked multi-agent control system is a key direction of modern industrial control systems, such as industrial Internet systems. This paper studies the tracking control problem of networked multi-agent systems with communication constraints, where each agent has no information on the dynamics of other agents except their outputs. A networked predictive proportional integral derivative(PPID) tracking scheme is proposed t...     

PID控制算法在视频跟踪系统中的实现

提出了视频跟踪系统中利用PID算法控制云台的实现方法,并分析了该算法的控制原理和实现过程,阐述了其控制流程及其参数的确定.在视频跟踪系统中,系统能否准确识别、及时锁定并实时跟踪目标的前提在于CCD能否准确及时地摄入目标,从而为系统提供良好的目标图像源.提出的云台控制方法经过实际系统测试表明,只要选择合理的PID参数,就能克服云台在高速旋转过程中产生的过冲和抖动现象,使云台在视频跟踪过程中准确到位,以满足整个视频跟踪系统的实时性、准确性和稳定性的要求.