具有未知控制方向的输出反馈自适应学习控制

针对具有未知控制方向的工作于重复条件下的参数化输出反馈高阶非线性系统,提出一种自适应重复学习控制方法.利用连续Nussbaum增益方法解决系统中控制方向即高频增益符号未知的问题.在针对高阶非线性系统的自适应反步控制器设计过程中,使用综合时域自适应以及迭代域自适应的微分-差分自适应律对未知参数进行估计.利用李雅普诺夫稳定理论证明,在所提出的重复学习控制律作用下,系统的输出轨迹沿迭代轴逐点渐近收敛于期望轨迹.数值仿真结果表明,所提出的方法能够在解决控制方向未知问题的同时,保证输出反馈高阶非线性系统的收敛性.     

磁悬浮球系统往复运动的迭代学习控制

磁悬浮球系统具有开环不稳定、高度非线性的特点,同时难以建立其精确的数学模型,给设计适用的控制器带来了困难。为了克服这些困难,实现对磁悬浮球系统高精度、强鲁棒性的运动控制,提出了一种带遗忘因子的比例微分(proportion differential,PD)型迭代学习算法。基于磁悬浮球系统的线性化数学模型,结合迭代收敛性推导和系统模型仿真初步确定迭代学习控制参数,最后在实物平台上进行了对比实验,实验结果表明:在阶跃响应中,迭代学习控制与比例积分微分(proportion integral differential,PID)控制相比,具有更小的超调量和更快的响应速度;在跟踪正弦轨迹时,迭代学习控制与PID控制、滑模控制相比具有更高的精确度和鲁棒性。因此,迭代学习控制在磁悬浮球系统的运动控制中具有优势。     

基于缺陷安全衰减路径仿真的含埋藏裂纹压力容器剩余寿命研究

裂纹的扩展行为研究是压力容器剩余寿命预测的关键与基础,针对压力容器含埋藏裂纹的安全程度评价问题,在埋藏裂纹的安全衰减路径仿真基础上,提出了一种预测埋藏裂纹剩余寿命的计算方法。首先通过对Paris疲劳裂纹扩展公式进行迭代运算,建立裂纹长度和深度的几何关联变化模型,利用该关联模型在R6评价图上仿真模拟埋藏裂纹缺陷的安全衰减路径轨迹,其路径轨迹表征的裂纹变化过程可分为埋藏裂纹阶段和表面裂纹阶段。采用数字积分方法求解不同阶段的安全衰减路径的剩余轨迹线段,并以此为度量建立埋藏裂纹安全裕度的计算模型,该计算模型能够给出裂纹缺陷在任何尺寸时对应的动态安全裕度,并以此来反应压力容器的安全程度。通过建立压力容器裂纹缺陷的受力模型,利用有限元方法分别计算出裂纹特殊点的应力强度因子,并运用权函数法,求出裂纹缺陷应力强度因子幅K的函数表达式;采用对Paris公式进行积分的方法求出疲劳循环次数N的函数表达式,根据裂纹长度和深度的几何关联变化模型,采用分布积分的方法计算出埋藏裂纹的疲劳循环次数,从而能够有效的对压力容器含埋藏裂纹的剩余寿命进行预测。     

阀控缸气动速度PID控制仿真研究

为了进一步研究气动速度伺服控制,用PID控制进行仿真控制研究.分析了控制参数基准电压、比例系数、积分系数和微分系数对仿真速度响应的影响,建立了比例方向阀控缸气动速度伺服系统数学模型,并用MATLAB的SIM ULINK模块建立了系统仿真模型.仿真实验的结果可作为设计实用系统的参考.     

执行器故障与饱和受限的航天器滑模容错控制

针对航天器姿态控制过程中同时存在执行器故障、安装偏差与控制受限的多约束问题,提出一种基于积分滑模面的自适应鲁棒姿态容错控制方法,所设计的控制器在满足执行器控制能力的饱和受限约束的条件下确保系统稳定;同时,通过引入控制参数在线自适应学习策略以提高对干扰、安装偏差以及故障变化的鲁棒性,进而减小对这些信息的依赖能力,并基于Lyapunov方法分析了系统稳定性.通过数值仿真结果表明,提出的自适应积分滑模容错控制算法能有效的保证执行器故障时航天器姿态控制系统的稳定性,并具有较强的鲁棒性.     

基于径向基函数神经网络PID与模型预测控制的车辆轨迹跟踪控制

为提高无人驾驶车辆的稳定性和鲁棒性,提出一种基于径向基函数神经网络自适应比例积分微分（RBFNN-PID）算法和模型预测控制（MPC）算法相结合的车辆轨迹跟踪控制方法.基于自适应RBFNN-PID算法、MPC算法以及车辆动力学模型,建立智能车辆纵向速度控制和横向控制的仿真模型并将其结合起来.在此基础上,以横向MPC控制和LQR-PID控制算法为基准,验证所提出的控制方法在轨迹跟踪方面的优越性.仿真结果表明,新方法比对照组具有更高的精度.最后,对新控制方法的硬件在环验证表明,该轨迹跟踪控制算法在轨迹跟踪精度和稳定性方面具有一定的有效性和先进性.     

无刷直流电机的自适应模糊PID控制器设计

无刷直流电机发展迅速,稳态控制要求日益提高,比例积分微分控制以良好的控制性能成为其首选控制方法,但控制参数整定困难费时,且当对象特性发生变化需要控制器参数作相应调整时,该控制器缺乏自适应能力,必须重新整定参数。提出一种结合自适应模糊的控制方法,仿真结果表明,和基于相角裕度整定算法相比,响应速度快,超调量小,系统性能稳定,鲁棒性好。算法综合了模糊控制和比例积分微分控制的优势,实现了控制的快速性和精确性的统一。     

机器人无迹微分动态规划算法研究

针对机器人非线性系统轨迹规划中微分动态规划算法由于动力学导数计算导致的实时性差与梯度下降慢问题,采用微分动态规划算法与无迹卡尔曼思想相结合的方式,以采样与差分方式代替动力学导数计算,建立无迹微分动态规划算法.将无迹微分动态规划与微分动态规划在非线性的倒立摆模型上进行模拟仿真对比.实验结果表明,系统参数相同时,无迹微分动态规划算法在保证良好的二阶收敛性和相同控制效果的前提下,既能减少迭代次数,又对成本压缩更敏感,且梯度下降更快,同时缩短算法整体的运行时间.     

目标轨迹更新的点到点鲁棒迭代学习控制

为了获得更快的算法收敛速度,提出易于操作的插值法来更新目标轨迹.该方法易于选择参数,有更好的泛化性能并为控制算法的设计提供灵活性.采用有更广泛收敛域、能够更好地抵消噪声影响的P型闭环迭代学习控制.对于有初始状态扰动的情况,新算法结合了P型闭环迭代学习控制与插值法轨迹更新,收敛性和鲁棒性得到理论证明.数值仿真验证了新算法比固定目标轨迹算法和P型开环迭代学习控制更有优势.     

电动助力转向系统控制策略

建立电动助力转向系统的动力学数学模型,分析了比例控制策略和比例微分控制策略的不同控制效果,研究了比例控制系数和微分控制系数对控制效果的影响,为PD控制器的设计提供了依据.将设计中的力帆7130电动助力转向系统结构参数带入模型.仿真结果显示电机助力效果良好.     

工业机器人可变增益自适应迭代学习控制研究

为确保执行重复运动的工业机器人位置、速度的跟踪精度,提出一种可变增益自适应迭代学习控制算法。首先在PD反馈部分增加指数可变增益来加快算法收敛速度,然后在参数自适应部分设计广义误差函数来进一步减小轨迹跟踪误差,增强系统稳定性。通过Lyapunov函数对可变增益自适应迭代学习控制算法的收敛性进行了理论证明,最后利用仿真验证了该控制算法能有效减小机器人轨迹跟踪误差,并加快算法的收敛速度。     

一种机器人的自适应控制

针对机器人的动态模型,提出一种自适应控制方法,它不但可以消除参数不确定和各关节之间的耦合作用,而且也保证了整个系统的收敛性。整个控制器分为两部分:一是常规控制,用于将机器人的实际运动轨迹控制在期望轨迹的某一邻域、一是自适应控制,用于清除伺误差,并强迫实际运动以渐近方式趋于期望轨迹。计算机仿真的结果用来讨论了在不同环境条件下的系统性能。     

钠钙玻璃板激光热应力切割过程的有限元仿真

为了使脆性材料板的激光热应力切割得以完成并提高切割质量，提出了一种切割过程的仿真方法.
利用有限元法分析玻璃板在激光扫描过程中的瞬态热传导，求得瞬态温度场.按热弹性平面应力理论分析
热应力场，并采用最大切向应力准则和节点松弛法模拟板材的开裂.通过该仿真方法分析了钠钙玻璃板的
切割过程，根据所导致的温度最高值和板材的开裂情况，研究了激光功率和激光扫描速度这两个关键参数
对切割的影响，并给出了可完成连续切割的参数范围.仿真结果表明，该方法可以对激光功率和扫描速度
等激光参数进行优化调节，从而改善切割的质量.     

永磁同步电机伺服系统自适应迭代学习控制

针对执行重复性任务的永磁同步电机伺服系统,由于参数摄动、随机扰动等不确定因素影响导致的跟踪精度下降,误差发散问题,提出一种自适应迭代学习控制方法.该方法在PD型反馈控制的基础上增加自适应迭代项对控制律中未知参数进行迭代学习,减少不确定因素对系统性能的影响.建立了含有不确定性扰动的系统模型和PMSM自适应迭代学习控制系统,并且基于Lyapunov稳定性理论,分析了该方案的收敛性.结果表明,与传统PD型ILC相比,该方法收敛速度更快,跟踪精度更高,可有效改善系统的性能.     

基于PD方法的不确定机器人神经网络变结构控制

针对不确定机器人轨迹跟踪控制,提出基于PD方法自适应神经网络变结构控制律,利用RBF神经网络补偿系统参数不确定性,用滑模变结构控制器消除神经网络的逼近误差.仿真结果表明,该控制律能保证轨迹跟踪误差的快速收敛性及对参数不确定性和外部扰动的鲁棒性.     

Adaptive control using interval Type-2 fuzzy logic for uncertain nonlinear systems

A new adaptive Type-2 (T2) fuzzy controller was developed and its potential performance advantage over adaptive Type-1 (T1) fuzzy control was also quantified in computer simulation.Base on the Lyapunov method,the adaptive laws with guaranteed system stability and convergence were developed.The controller updates its parameters online using the laws to control a system and tracks its output command trajectory.The simulation study involving the popular inverted pendulum control problem shows theoretically pre...     

基于数据驱动高阶学习律的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

轮式机器人执行巡逻、播种和工业生产等任务是一个强非线性的间歇过程.针对重复运行的轮式机器人轨迹跟踪问题,本文提出了一种基于数据驱动的高阶迭代学习控制算法.首先,对轮式移动机器人的模型进行推导设计,并对推导得到的状态空间形式的离散时间模型利用基于状态转移的迭代动态线性化方法,将轮式机器人系统转化为线性输入输出数据模型;其...     

面向电弧增材的单线激光扫描路径规划

为了在电弧增材制造(WAAM)过程中获取零件的形貌尺寸信息,以CAD模型作为输入,通过实验分析单线激光扫描仪的工作约束条件,实现基于单线激光的零件外形扫描路径生成算法,开展仿真与实验验证.通过多组实验获取合适的扫描距离和扫描角度作为路径规划约束,针对输入模型迭代使用最大连通区域求解算法、求解最小投影矩形、等重叠路径规划等多种方法生成单次扫描路径.对单条路径优化,使用最近点搜索和碰撞检测算法,串联生成机器人末端运动轨迹,借助仿真对轨迹进行修正.实验结果证明,该路径规划方法对电弧增材零件能够达到较好的测量精度、效率及覆盖率.测量结果可以为后续增减材复合制造过程提供丰富的轮廓信息.     

一种基于偏微分方程的蒙面曲面的构造方法

该文以偏微分方程方法构造曲面的理论为基础,研究了基于偏微分方程的蒙面曲面构造,并对3D球蒙面曲面进行优化。首先采用微分方程中的叠加原理,把基于偏微分方程的扫描曲面分为基曲面和形变曲面来构造;其次运用对参数沿其梯度反方向递进迭代的方法使曲面能量函数达极值,同时边界曲线参数区域收敛,从而优化蒙面曲面。