基于反馈控制的离散混沌动力学系统的同步研究

文章研究了两个具有相同参数与不同参数的离散混沌动力学系统的同步问题,并在反馈控制下成功地实现了两个Logistic系统的同步和广义同步。特别是,在两个不同的混沌动力学系统间,实现了驱动系统的动力学行为由混沌转为周期,由周期转为混沌,以及由混沌转为另一混沌行为的控制。通过仿真实验,在两个相同与不同的Logistic系统间分别实现了三种混沌同步现象(严格同步、事实同步和基本同步)。     

静电刚度式谐振微加速度计闭环驱动控制

分析了谐振微加速度计闭环驱动控制的要求,并根据要求建立了幅度和频率自适应控制的双闭环驱动分析模型．鉴于系统的高阶非线性,采用近似平均法分析了系统的稳态平衡点和稳定条件．对基于锁相技术的频率跟踪环,得到了环路频率稳定跟踪的积分控制器临界条件．对基于自动增益的幅度控制环,分析表明在没有PI控制器时不能实现恒幅振动,在引入PI控制器后,振动幅度与品质因数和频率无关;同时,较小的直流参考电压能实现同样大的振幅．仿真结果有效的验证了上述结论,理论分析和仿真有助于驱动电路的设计和调试．     

基于FPGA的科氏流量计驱动技术实现

针对科里奥利质量流量计传统驱动方案中驱动信号受限于反馈信号无法改变的问题,提出了一种基于FPGA的波形合成驱动方案,介绍了它的驱动原理和具体的实现方法,这种方案通过检测反馈单元和驱动单元的相位差来跟踪计算振动管的固有频率,并使用这个频率来合成所需要的驱动信号,该方案在保证流量计稳定振动的前提下,可以合成所需的任意频率的驱动信号,提高了驱动系统的可控性,经过DSPBuilder仿真分析和使用某型号流量计进行稳定性和抗干扰性实验证明,该驱动方案完全可行。     

基于SPWM逆变器的同步表通用模拟方法

提出了一种基于三相SPWM逆变器的同步表模拟装置的设计方案,给出了系统总体构成和电路设计.采用IPM智能模块PS21563、三相PWM集成芯片SA8282等器件构建三相SPWM逆变器,通过单片机控制,产生两路给定频率差的正弦电压驱动同步表,并对相位差进行测量和输出.同步表模拟装置在多型舰艇电站模拟器的成功应用表明,该模拟方法控制的测量精度较高,能够实现各种类型同步表的准确仿真,具有较强的通用性.     

双电动机驱动弛张筛及其伺服控制系统

普通弛张筛中双筛框的振动相位会根据筛板上来料量的变化而变化,很难实现固定筛框和浮动筛框理想的180°相位差,导致筛分效率不能保证。针对上述问题,建立了双电动机驱动弛张筛力学模型及振动方程,得到弛张筛固定筛框和浮动筛框之间的振幅和相位关系,并分析得出:双激振电动机转速同步且偏心块的相位差为170°时,双筛框的振动相位差能达到180°。提出了一种基于双电动机驱动的弛张筛伺服控制系统,采用了基于交叉耦合的转速同步控制方法和改进的基于点动Bang-Bang的相位补偿控制算法。仿真结果表明:该系统在启动阶段跟随速度快,调整时间短,超调量小,转速同步情况比较理想;转速及相位补偿速度快,转速波动幅度为70r/min左右,偏心块相位差波动幅度控制在5°以内,具有较强的抗干扰性。     

双振动电机同步最优控制方法

应用最优控制理论,提出新的双振动电机的相位同步控制策略。双振动电机在振动机械,如振动筛、振动打桩机及振动成型机等,有着广泛的应用。现代的双振动电机以相位控制同步方式工作,而目前采用的主要是主从跟踪式PID控制同步方法。这种方法虽然实现简单,但控制效果较差。基于最优跟踪控制技术,在状态空间中对双振动电机系统的振动频率和相位差同时进行控制,取得了较满意的实验结果。该控制技术可以很方便地被推广到对3台以上的振动电机进行多机相位同步控制中。     

欠驱动旋转双摆系统的建模与仿真

研究倒立摆控制问题,针对旋转双摆系统这一新颖的欠驱动机械系统,而旋转双摆系统是由一个驱动的旋转臂和两个未驱动的旋转摆杆组成,选取驱动臂和两个摆杆的旋转角度作为系统的广义坐标,系统存在不稳定平衡点.为对系统进行稳定性控制,采用拉格朗日方程的方法建立了其动力学模型并总结了系统模型的特殊性质.为了便于进行稳定控制器的设计,给出了近似条件下旋转双摆系统的线性化.对动力学模型进行了仿真实验,仿真结果表明实现了系统的稳定性控制,说明了模型的有效性.     

MEMS振动陀螺闭环自激驱动的理论分析及数值仿真

对采用AGC(automatic gain control)控制实现的陀螺闭环自激驱动系统进行了理论分析,利用平均技术和相平面法求解出了MEMS振动陀螺闭环自激驱动系统的起振条件以及幅度稳定条件的解析表达式,并进行了数值仿真验证。在该闭环驱动系统中,通过引入PI控制器消除了振动幅度控制的稳态误差。仿真结果很好地吻合了理论分析,理论分析结果可用于指导自激驱动系统的硬件实现。     

不同节点动态的复杂网络外部同步牵制控制

研究节点动态不同的两个复杂网络的外部同步问题。运用牵制控制方法,网络模型选取节点输出线性耦合模型,基于输出控制思想,设计结构简单的牵制控制器,对响应网络中的部分节点施加输出反馈控制,使得两个复杂动态网络达到外部同步,即实现响应网络与驱动网络的渐近同步。根据李雅普诺夫稳定性理论,推出相应的同步准则,得到控制器参数选择条件。仿真时,驱动网络和响应网络分别选取Lorenz系统和Lü系统,对全局耦合网络和最近邻耦合网络两个典型网络拓扑进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

不同节点动态的复杂网络外部同步牵制控制

研究节点动态不同的两个复杂网络的外部同步问题。运用牵制控制方法,网络模型选取节点输出线性耦合模型,基于输出控制思想,设计结构简单的牵制控制器,对响应网络中的部分节点施加输出反馈控制,使得两个复杂动态网络达到外部同步,即实现响应网络与驱动网络的渐近同步。根据李雅普诺夫稳定性理论,推出相应的同步准则,得到控制器参数选择条件。仿真时,驱动网络和响应网络分别选取Lorenz系统和Lu系统,对全局耦合网络和最近邻耦合网络两个典型网络拓扑进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

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．     

Multiple mini-robots navigation using a collaborative multiagent reinforcement learning framework

In this work we investigate the use of a reinforcement learning (RL) framework for the autonomous navigation of a group of mini-robots in a multi-agent collaborative environment. Each mini-robot is driven by inertial forces provided by two vibration motors that are controlled by a simple and efficient low-level speed controller. The action of the RL agent is the direction of each mini-robot, and it is based on the position of each mini-robot, the distance between them and the sign of the distance gradient between each mini-robot and the nearest one. Each mini-robot is considered a moving obstacle that must be avoided by the others. We propose suitable state space and reward function that result in an efficient collaborative RL framework. The classical and the double Q-learning algorithms are employed, where the latter is considered to learn optimal policies of mini-robots that offers more stable and reliable learning process. A simulation environment is created, using the ROS framework, that include a group of four mini-robots. The dynamic model of each mini-robot and of the vibration motors is also included. Several application scenarios are simulated and the results are presented to demonstrate the performance of the proposed approach.     

异步电动机定子串不对称电阻起动过程仿真研究

该文对三相笼型异步电动机定子串不对称电阻的起动过程进行仿真分析.为了得到起动特性,根据三相异步电动机在相坐标系下的瞬态数学模型,编写计算机仿真程序,通过实例对三相笼型异步电动机的定子电路一相串联电阻以及两相串联电阻时的起动过程进行仿真计算,对仿真结果进行比较分析;用对称分量法分析定子电路一相串联电阻以及两相串联电阻时的不对称系统,初步计算起动电阻的数值, 然后通过计算机仿真的调整来较准确地加以确定.仿真结果表明,三相异步电动机定子一相或两相串联电阻起动,可以有效地限制起动电流和起动转矩,延长起动时间,适合于某些生产机械对起动的要求.     

基于RENN 的柔性关节机械臂自适应动态面控制

针对面贴式永磁同步电机驱动的柔性关节机械臂动力学模型具有非线性、不确定性和未知外部扰动等特点,提出一种自适应动态面控制方法来实现其关节轨迹跟踪控制．控制律由动态面技术得到,降低了反推控制器的复杂性．模型不确定因素由递归Elman神经网络在线补偿,神经网络权值自适应律通过Lyapunov稳定性分析推导得到．仿真研究表明,该方法对于载荷不确定和外界扰动具有较强的鲁棒性,与传统动态面法相比,大大提高了柔性关节的位置跟踪精度．     

同步控制及其在结晶器振动中的应用

针对当今已广泛应用于多个领域的电机同步控制技术,研究能满足多电机间速度和角位移同步控制要求的先进同步控制技术已成为关键.通过对主令式、主从式、相交耦合技术、双轴相交耦合控制方法、电虚拟总轴控制、相关耦合策略等新老同步控制方法分析比较,为不同的工业场合提供参考,并提出一种采用同步策略控制双交流伺服电机驱动连铸结晶器振动的技术改造新方案.以上方法的仿真曲线均在三相交流感应电机上仿真得到,经过比较,给出了这些控制策略在不同负载扰动下的优缺点,并在改造方案中得到了成功应用.     

Robust sliding-mode control applied to a 5-link biped robot

In this paper the application of robust control to a 5-link biped robotic model is investigated through the sliding mode approach, and compared to pure computed torque control. The biped consists of five links, namely the torso and two links in each leg. These links are connected via four (two hip and two knee) rotating joints which are considered to be friction-free and driven by independent d.c. motors. The locomotion of the biped is assumed to be constrained on the sagittal plane. The paper provides a full derivation of the biped dynamic model (single-leg support phase, biped-in-the-air phase) and an outline of the computed torque and sliding mode control algorithms. The simulation results were derived with two sets of parameters (one of which corresponds to a human-sized biped) and several degrees of parametric uncertainty (from 10% to 200%). In all cases the results obtained through the sliding mode control were much better than those obtained with the computed torque control. This superiority was shown to become stronger as the degree of uncertainty and the size of the biped increases.     

限幅型非光滑吸振器模型的稳定性与周期运动研究

本文研究具有分段光滑特性的限幅型吸振器模型的稳定性与周期运动. 建立一类限幅型非光滑吸振器的动力学模型,探讨模型容许平衡点的存在性,通过Liénard-Chipart稳定性准则,分析容许平衡点的稳定性. 通过参数变换,将限幅型吸振器模型转化为具有两个切换流形的四维分段光滑系统. 通过计算系统首次积分,获得四维含参分段光滑动力系统在其未扰系统存在一族周期轨条件下的Melnikov函数. 探讨不同参数条件下系统周期轨的存在性及个数,并利用数值模拟方法给出其相图构型,验证理论结果的正确性. 研究结果表明不同的间隙参数影响系统周期轨个数及相对位置.     

Feedback control of decoupled bending and torsional vibrations of flexible beams

In this article, we consider a flexible beam with a rigid body, of which the bending vibration and the torsional vibration are decoupled. Therefore we need two control motors to suppress the vibrations. Each set of dynamic equations is treated in the form of an appropriate Hilbert space. A stabilizing feedback control law of each rotation motor will be established on the basis of modal analysis. A set of experiments has been carried out, and the results demonstrate the effectiveness of the dynamic model and the proposed control law. © 1994 John Wiley & Sons, Inc.     

永磁同步电机的混沌分析与跟踪控制

针对永磁同步电机在一些特定的参数和工作条件下呈现的复杂动态行为,在分析永磁同步电机(PMSM)混沌运动特性的基础上,提出了一种PMSM混沌系统的转速跟踪控制方法.首先通过仿射变换和时间尺度变换,将转子磁场定向坐标系下的PMSM模型,变换成一种简单的无量纲模型.之后采用相图、分岔图和Lyapunov指数的方法,分析了PM...     

基于PWM伺服控制及LQR的两轮自平衡移动机器人

研究两轮直立式自平衡机器人的系统结构及PWM直流伺服控制系统,加入伺服系统使得电机控制变得容易,机器人的控制也变得更加有效,并对其进行了仿真和机器实验.系统由运动装置、姿态监测传感器和控制器构成,左右车轮由2个带有光电编码器反馈的高精度直流伺服电机分别驱动,采用晶体管脉冲宽度调制(PWM)直流伺服控制系统,姿态监测使用陀螺仪和倾角传感器.建立系统的数学模型,在Matlab环境下设计了状态反馈控制器(LQR),系统具有良好的鲁棒性和稳定性.通过实验验证了系统的稳定性.一种真正的仿人型机器人实现各种灵活的行走控制,表明了系统建模、引入伺服系统和控制器设计的合理性和有效性.