作业空间中刚体机器人的输出反馈控制

研究了作业空间中的机器人调节问题。采用 Cayley- Rodrigues参数及修正的 Rodrigues参数来描述机器人末端执行器的姿态 ,提出了两种控制律 ,一种为状态反馈控制律 ,另一种为不需测量广义速度的输出反馈控制律。用Rodrigues参数或修正的 Rodrigues参数与广义速度通过反馈线性化方法构造了一种渐近稳定的状态反馈控制律。在此基础上 ,探讨了机器人控制系统的一种新的无源性 ,并利用这种新的无源性设计了无需测量广义速度的动态输出反馈控制律。目前的动态输出反馈控制器都采用 7阶无源网络 ,而本文的控制器是由 6阶平方线性系统实现的。     

干扰输入影响下离散线性切换系统的反馈控制方法

面对当前使用的平均驻留时间的反馈控制方法、基于切换原理的反馈控制方法受到外界环境干扰,导致控制效果不佳的问题,提出干扰输入影响下离散线性切换系统的反馈控制方法。 分析离散线性切换系统,设定切换信号是唯一的和任意的 2 种情况,由此设计线性切换状态下的反馈控制器,在干扰输入影响下,构建被控对象模型,描述输出反馈问题,简化信号非统一输入过程,确定任意切换时间内存在的 2 个控制量,设计降阶控制律,构造一阶输出反馈律,实现有限时间镇定反馈控制。 实验结果表明,该方法输出的响应曲线与实际最大时延上界为 6 ms 的控制情况一致,说明反馈控制效果较好。     

链式非完整系统的输出反馈自适应镇定算法的验证

非完整系统的镇定控制研究主要内容是寻找一种控制律,即通过反馈控制律的设计,使得以非完整系统为对象的闭环系统在原点渐进稳定或指数稳定。文章的算法涉及的是不确定非完整系统的自适应控制律设计。为了在机器人上对算法进行验证,需要用C＋＋编程语言,其中会涉及到利用Runge-Kutta法求解微分方程组。     

基于同位加速度负反馈的振动主动控制研究

基于同位加速度传感/压电驱动的反馈方法,对用扬声器进行声激励的四面固支铝板开展多模态振动主动控制研究。根据实验模态分析的结果,确定了传感和驱动的位置。经过压电片传感/压电片驱动和加速度传感/压电片驱动两种方案的对比,选择了能观性和能控性较好的加速度传感方式。在正位置反馈控制律（positive position feedback,简称PPF）的基础上,以加速度信号进行反馈控制律的设计,提出基于加速度负反馈控制方案 (negative acceleration feedback,简称NAF),并对其进行稳定性和控制机理分析。控制时以加速度信号作为评价指标,对64和158 Hz两个模态分别进行单模态和多模态控制。结果表明,基于加速度的反馈控制可以大幅度降低铝板的振动,最大控制效果可达11 dB,远大于PPF的控制效果,对单模态和多模态均能实现有效的振动控制。     

永磁同步电机改进型直接预测电流控制

针对永磁同步电机传统直接预测控制律中反馈控制增益不含积分作用导致稳态电流误差较大,系统鲁棒性不强这一问题,在传统预测控制律中引入了积分作用,积分增益因子通过配置系统期望闭环极点得到。所提引入积分控制作用的改进预测控制律理论上可以减小稳态电流误差,同时可使电流预测模型参数失配时系统的鲁棒性得到增强。基于Matlab/Simulink平台的仿真结果验证了改进算法的可行性和正确性。     

网络控制系统的鲁棒H∞保成本状态反馈控制

针对有不确定网络诱导时延的网络控制系统,本文研究了鲁棒H∞保成本状态反馈控制律的设计问题。首先通过数学推导将网络诱导时延的不确定性转化为参数的不确定性,然后基于李雅普诺夫稳定性定理,以线性矩阵不等式(LMI)的形式推导出使闭环系统无扰动时鲁棒渐近稳定并具有一定性能的状态反馈控制律的形式,进而在系统有扰动时设计了γ次优鲁棒H∞状态反馈控制律。     

履带式移动机器人轨迹跟踪控制技术研究

随着移动机器人在工业、农业、军事等领域中的广泛应用,对其自主运动控制技术的需求逐渐增大.为了实现履带式移动机器人的轨迹跟踪控制,建立了运动学模型和轨迹跟踪动态误差模型.基于Lyapunov稳定性理论,提出了一种状态反馈控制律,并通过Lyapunov函数对控制律的稳定性进行了证明.为了评估所提出控制律的性能,在Matlab/Simulink环境下分别进行了直线轨迹跟踪和圆形轨迹跟踪仿真实验.仿真实验结果表明,所设计的控制律能够快速有效地实现直线轨迹跟踪与圆形轨迹跟踪,具有较好的控制效果,可应用于履带式移动机器人轨迹跟踪控制的实际项目中.     

磁悬浮位置跟踪控制器最优设计与快速性分析

针对单自由度悬浮球的位置跟踪控制问题,采用基于二次最优方法完成了反馈控制律的设计,并讨论了系统响应速度和加权参数之间的关系。首先根据悬浮系统的工作原理建立其数学模型;其次重构变量完成位置跟踪反馈控制律的设计;然后在李雅普诺夫意义下证明了所得系统的稳定性;最后又引入最小衰减率的定义来分析目标跟踪的快速性。实验数据显示了所得方案的有效性,而关于系统响应快速性的讨论结果,为二次最优控制器设计中的加权参数设计提供了参考思路。     

平面2R欠驱动机器人的轨迹规划与控制

以含有一个主动关节的平面2R欠驱动机器人为研究对象,对此类欠驱动系统的轨迹规划问题进行了研究。首先建立了系统的动力学模型,采用时间尺度方法实现了主动和被动关节点到点的轨迹规划,然后引入滑模控制方法进行反馈控制,使被控系统收敛到给定的规划曲面上,克服了非完整系统不存在光滑状态反馈控制律使系统镇定的缺点。数值仿真结果验证了方法的有效性,为欠驱动系统的轨迹规划与控制提供了一种有效的途径。     

电动助力转向系统中助力电机的事件驱动反馈控制

不同于时间驱动反馈机制,事件驱动反馈机制是基于系统输出的变化进行实时采样,从而实施控制。本文具体分析了采用事件驱动反馈机制时电动助力转向系统中助力电机的跟踪控制性能,并且求解了事件驱动反馈机制下助力电机控制器的控制律。仿真结果表明,在不输于时间驱动反馈控制的性能要求下,事件驱动反馈机制具有更多的灵活性,要求更低的实时性,并且可以有效减少采样次数,从而节省控制器资源。     

高维磁悬浮控制系统二次状态反馈鲁棒稳定性研究

运用中心流形—范式综合方法 ,从理论上讨论了高维磁悬浮柔性转子控制系统二次状态反馈鲁棒稳定性问题。提出了此类高维控制系统渐近稳定的条件和二次状态反馈稳定定理 ,给出了此高维系统二次反馈控制律的构造方法 ;最后 ,对上述控制策略下的鲁棒性进行了分析和证明     

SIMULATION STUDY OF GENERALIZED MINIMUM VARIANCE CONTROL FOR AN EXTRACTION TURBINE

In an extraction turbine, pressure of the extracted steam and rotate speed of the rotor are twoimportant controlled quantities. The traditional linear state feedback control method is not perfectenough to control the two quantities accuraely because of existence of nonlinearity and coupling. Ageneralized minimum variance control method is studied for an extraction turbine. Firstly, a nonlinearmathematical model of the control system about the two quantities is transformed into a linear systemwith two white noises. Secondly a generalized minimum variance control law is applied to the system.A comparative simulation is done. The simulation results indicate that precision and dynamic qualityof the regulating system under the new control law are both bcher than those under the state feedbackcontrol law.     

电液仿射非线性系统的离散模型跟随自适应控制

提出了一种将非线性状态反馈变换与模型跟随自适应控制(AMFC)相结合，适用于电液仿射非线性系统且无需在线参数估计和状态检测的离散AMFC控制方法。该方法利用对象的输入--输出数据序列取代在构造控制律时所需的对象状态信息，同时保证系统仍然能够实现准确的模型跟随控制。给出了满意的仿真结果。     

汽车主动悬架非线性振动的VOFB控制

提出了一种应用于汽车主动悬架非线性振动主动控制的新型鲁棒自适应控制算法——VOFB算法(Variable-structure-control output feedback backstepping),并证明了稳定性, 还进行了仿真验证。引入了一个非线性滤波器,简化了设计,设计了一输出反馈观测器,最后将变结构控制的设计方法引入Backstepping控制器设计,得到了对系统扰动的鲁棒性。     

Generalized eigenvalue minimization for uncertain first-order plus time-delay processes

This paper shows how to apply generalized eigenvalue minimization to processes that can be described by a first-order plus time-delay model with uncertain gain, time constant and delay. An algorithm to transform the uncertain first-order plus time delay model into a state-space model with uncertainty polyhedron is firstly described. The accuracy of the transformation is studied using numerical examples. Then, the uncertainty polyhedron is rewritten as a linear-matrix-inequality constraint and generalized eigenvalue minimization is adopted to calculate a feedback control law. Case studies show that even if uncertainties associated with the first-order plus time delay model are significant, a stable feedback control law can be found. The proposed control is tested by comparing with a robust internal model control. It is also tested by applying it to the temperature control of air-handing units.     

Load carrying capacity of flexible joint manipulators with feedback linearization

A computational technique for obtaining the maximum load carrying capacity of robotic manipulators with joint elasticity, subject to accuracy and actuators constraints, is described herein. A feedback linearization technique is used to minimize end-effector deflection. An inversion algorithm is employed for the synthesis of a dynamic feedback control law that provides input-output decoupling and full state linearization. The linearizing input transformations and the corresponding state diffeomorphisms are presented. The proposed technique is then applied to a flexible joint robot. Linearizing control law is been expressed in terms of different sets of model variables and their derivatives. As a result, different tracking errors and torques are introduced in the robot-given trajectory and different load carrying capacities are obtained.     

A new approach to design of a dynamic output feedback stabilizing control law for LTI systems

We present a new state-space approach to construct a dynamic output feedback controller which stabilizes a class of linear time invariant systems All the states of the given system are not measurable and only the output is used to design the stabilizing control law In the design scheme, however, we first assume that the given system can be stabilized by a feedback law composed of the output and its derivatives of a certain order Beginning with this assumption, we systematically construct a dynamic system which removes the need of the derivatives The mam advantage of the proposed controller is regarding the controller order, which may be smaller than that of conventional output feedback controller Using a simple numerical example, it is shown that the order of the proposed controller is indeed smaller than that of reduced-order observer based output feedback controller