污水泵站系统的自适应模糊控制

针对污水泵站管网系统的非线性、不确定性以及时滞性引起的水位波动较大、能耗损失高的问题, 提出了直接自适应模糊H∞控制方法使泵站水位运行在目标水位附近. 直接自适应模糊控制器由H∞鲁棒控制项和模糊控制环节组成; 鲁棒控制项用于抑制对泵站控制系统的干扰, 选取合适的模糊基函数, 通过自适应律调整模糊控制环节中控制输出的参数, 并根据Lyapunov定理证明了控制系统的稳定收敛. 分别对该系统作了实例洪峰、多种水位仿真, 结果表明,应用直接自适应模糊H∞控制方法, 提高了污水泵站控制系统响应的抗干扰能力和鲁棒性, 能够快速平稳地跟踪目标水位.     

不确定性扰动下双足机器人动态步行的自适应鲁棒控制

针对不确定性扰动下双足机器人动态步行的鲁棒控制问题,建立不确定性扰动下双足机器人的动力学模型. 将特定庞卡莱映射方法拓展到不确定性扰动下双足机器人的稳定性分析,将机器人随机系统的稳定性分析转化为确定性周期系统的稳定性分析. 基于滑模控制方法,提出自适应滑模控制器. 与以往滑模控制器相比,该控制器无需外部扰动的准确幅值信息. 考虑到双足机器人在实际应用中常会遭遇非平整路面,进一步将该自适应滑模控制器拓展到非平整路面的鲁棒控制：提出碰撞速度不变性条件,基于落地速度控制进行在线轨迹规划,基于自适应滑模控制器对机器人进行反馈控制. 基于三维（3-D）五杆双足机器人进行仿真实验,结果表明,所设计的控制器能有效实现机器人在不确定性扰动下的鲁棒控制.     

移动式数控机床横梁磁浮系统的滑模-H_∞控制

针对龙门移动式数控机床在运行过程中参数摄动以及未建模动态参数可能对系统造成的影响,结合鲁棒H∞理论的控制方案设计出自适应积分滑模控制器.通过积分滑模变结构控制器对整个系统进行鲁棒控制,以确保磁悬浮系统的稳定性和精确性.为降低滑模控制器抖振的发生,采用自适应控制对控制律中的不确定值进行估测.考虑到刀具切削部件所引起的系统质量变化以及外力干扰等对系统的影响,在控制过程中结合了H∞的控制理论,以增加系统的鲁棒性.仿真研究结果表明,与传统控制器相比该控制器具有很强的抑制扰动能力,可以实现稳定悬浮.     

锅炉汽包水位系统的AFSMC-PID串级控制研究

锅炉汽包水位系统是一个典型的变参数、强扰动的对象,常规的PID-PID串级控制难以满足控制要求。针对此问题,设计自适应模糊滑模控制器(AFSMC),该控制器基于带积分补偿的变结构控制器,并利用自适应模糊控制方法,把滑模控制器中的不确定项进行模糊逼近。利用李亚普诺夫函数证明了控制器的稳定性。将AFSMC-PID串级控制策略应用到锅炉汽包水位控制系统,内回路采用PID控制快速消除给水流量的扰动,外回路采用AFSMC控制克服蒸汽流量的扰动。仿真结果显示此控制方法具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能。     

瓦楞纸板生产线原纸张力广义预测自适应控制

针对瓦楞纸板生产线原纸放卷张力控制实时性的要求,采用了广义预测自适应控制算法设计张力控制器。建立了张力控制系统模型,并进行了仿真。仿真结果表明,该控制器响应速度快、张力控制稳定,抑制扰动能力强,控制性能优于常规PID控制器。     

自适应模糊滑模控制在汽轮机调速系统中的应用

汽轮机调速系统是一个典型的变参数、强扰动的对象,常规的PID控制器难以满足其控制要求.针对此问题,设计了一种自适应模糊滑模控制器.该控制策略基于带积分补偿的变结构控制器,并利用自适应模糊控制方法,把滑模控制器中的不确定项进行模糊逼近.利用李亚普诺夫函数证明了控制器的稳定性.将此控制策略应用到汽轮机调速系统中,仿真结果显示,控制方法具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能.     

基于模糊基函数的一类非线性系统自适应H∞控制

针对一类单入单出非线性系统,应用线性矩阵不等式技术,提出了一种基于模糊基函数的鲁棒间接模糊自适应H∞控制策略.设计鲁棒控制补偿器以消除系统不确定性带来的影响,对给定的干扰抑制水平,控制系统达到了H∞跟踪控制性能指标.理论证明,利用在线调整算法改变模糊规则基使控制系统达到了全局稳定,实现了跟踪控制.     

基于模糊决策的推土机滑模鲁棒自适应控制

针对推土机作业效率低的问题,提出了一种推土机工作装置的自动控制方法.根据推土机发动机转速和转速变化率,结合操作经验和试验结果,采用模糊决策的方法对铲刀位置进行优化.考虑电液伺服系统的特性,设计了一种基于逐步递推方法的滑模鲁棒自适应控制器,用以跟踪经过模糊决策的铲刀目标位置.利用逐步递推方法和状态反馈线性化的方法,得到系统的滑模控制器;依据Lyapunov稳定性理论,得出系统的参数自适应律,并在自适应控制中引入鲁棒控制的设计方法,实现对模糊决策量的精确位置跟踪控制.实验结果表明,滑模鲁棒自适应控制具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能,模糊决策合理地优化铲刀目标调整位置,提高推土作业效率.     

基H∞方法的永磁同步电机鲁棒二自由度控制

基于模型匹配原理和鲁棒控制理论，针对伺服系统中被控对象参数摄动问题，设计了具有强鲁棒性的位置控制器.基于鲁棒控制原理，将位置控制器的设计转化为标准H_∞控制问题；用μ综合的方法得到输出反馈次优H_∞控制器，保证了系统的鲁棒性；采用鲁棒二自由度结构进行设计，保证系统对对象参数变化具有鲁棒性，实现精确的稳态跟踪.仿真结果表明，该方法设计的伺服控制系统能很好地跟踪给定和抑制扰动，且对对象参数摄动具有很强的鲁棒性.     

卫星姿态调节的自适应滑模控制器设计

针对刚体卫星的姿态调节问题,提出了一种自适应滑模控制器设计方法.在卫星转动惯量参数存在不确定性时,设计了基于李亚普诺夫方法的自适应滑模控制律,实现了对惯量参数的实时辨识.同时为克服滑模控制中控制量存在的固有的抖振问题,又提出了采用双曲正切函数代替符号函数的控制方案.最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究.结果表明,所设计的控制方案在实现姿态调节控制的同时,完成了对卫星转动惯量的辨识,并有效地抑制了外部扰动.     

风帆助航船舶自启发评价迭代滑模航向控制

针对风帆助航船舶运动模型具有时变非线性和受海洋环境扰动作用的特点,本文提出一种带自适应启发评价的模糊非线性迭代滑模航向控制方法。该方法采用双曲正切函数构造系统状态的迭代滑模函数,利用滑模面反馈设计控制增量,避免了对系统未知项和外界扰动的观测,并结合模糊系统对滑模控制参数进行优化,增强控制器的自适应性。通过定义一种控制舵角抖振观测变量与自适应启发评价函数,对所构建模糊系统的结构参数进行动态调节和优化,以进一步降低控制舵角的抖振作用。应用"文竹海"号散货船数学模型进行控制仿真,结果表明所设计控制器能有效地处理模型参数摄动和海洋环境扰动,控制性能良好,具有强鲁棒性。     

永磁直线伺服系统自适应模糊鲁棒控制器

为了保证永磁直线伺服系统的跟踪性能,消除负载扰动、端部效应、非线性摩擦及系统参数变化等不确定因素的影响,根据自适应模糊控制和H_∞鲁棒控制提出了相应的控制策略.控制器由自适应模糊控制项和H_∞鲁棒控制项组成,自适应模糊控制项用来逼近理想控制律;H_∞鲁棒控制项用来克服模糊逼近误差和外界干扰对输出跟踪误差的影响,并利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性.仿真结果表明,该方案有很强的鲁棒性,同时也使系统具有较好的跟踪性能,大大提高了直接驱动直线伺服系统的鲁棒跟踪精度.     

具有未知死区的SISO非仿射非线性系统间接自适应模糊控制

为了解决含有未知死区输入特性的SISO非仿射非线性系统的跟踪控制问题,提出了基于模糊自适应方法的控制器设计方案,把未知死区分解为一个线性项和一个扰动类似项,当系统状态可测时,利用模糊逻辑系统设计间接自适应模糊控制器,并结合跟踪误差信息设计自适应律;系统状态不可测时,通过引入误差观测器估计的状态变量,设计了间接自适应模糊输出反馈控制器．理论论证过程说明两种控制器能使系统的跟踪误差最终收敛到零的某一邻域,且闭环系统所有信号均有界. 仿真实验结果表明利用所设计控制方案可以使系统完成跟踪控制任务．     

小型汽油机恒转速QFT鲁棒控制

给出了某小型无人直升机汽油发动机的恒转速鲁棒控制。根据阶跃响应,可辨识得到用于控制器设计的发动机线性区间模型。针对该模型具有不确定性以及进气-做功之间存在时变时滞等特点,采用基于定量反馈理论(QFT)的鲁棒控制方法实现发动机的恒转速控制,使其在严重的负载扰动条件下能准确地跟踪期望的发动机转速。仿真结果表明,该控制器动态响应速度快、对旋翼总距变化等干扰抑制作用强,能使发动机转速稳定在目标转速允许误差范围内,并具有一定的鲁棒性。     

基于模糊补偿的弹药自动装填机器人滑模控制

针对弹药自动装填机器人存在的摩擦力、扰动力、负载变化大以及建模误差等导致的控制器精度降低、鲁棒性差的问题,提出了一种基于模糊补偿的自适应模糊滑模控制的鲁棒控制器.同时为了减少模糊逼近的计算量,提高运算效率,采用模糊补偿器对不同的扰动补偿项加以区分,并分别逼近.仿真实验表明:该控制方法可以很好地抑制各种干扰因素的影响,消除了传统滑模控制器所固有的抖振现象,系统性能指标有了明显提高,实现了弹药装填机器人轨迹快速跟踪控制的要求.     

具有H_∞性能的轮式移动机器人非线性控制器设计

针对移动机器人动力学模型中的参数不确定性和扰动不确定性问题,提出了具有H_∞跟踪性能的自适应反步控制方法。首先,以线速度和角速度为虚拟的控制输入,设计了具有渐进稳定性的运动学轨迹跟踪控制器。其次,针对动力学系统中存在的不确定参数,采用自适应方法对其进行在线估计,该方法通过引入不连续映射保证了参数估计值的有界性。然后,采用反步法设计了动力学控制器,同时,在Lyapunov框架下证明了该控制器对扰动具有H_∞性能。最后通过仿真试验证明,即使在参数未知的情况下,该控制器也能够控制移动机器人跟踪上参考轨迹,且当系统存在外部扰动时,系统输出偏差能够收敛到有界范围内。由此验证了本文方法能够有效抑制系统参数变化及扰动对控制性能的影响。     

基于自适应模糊控制的异步电动机DTC方法

针对传统的异步电动机直接转矩控制策略在低速阶段转矩脉动大的缺点,利用自适应模糊PID控制器代替传统的PID转速控制器,采用滑模变结构控制方法,设计了负载转矩观测器对电机转速进行前馈补偿,同时建立仿真模型,并将该模型与传统的异步电动机直接转矩控制进行比较。为验证带负载转矩观测器的自适应模糊DTC控制的可行性,采用Matlab/Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,采用自适应模糊及滑模控制相结合的异步电动机调速系统,其在低速阶段对外部负载扰动具有较强的抗干扰性,且鲁棒性强、转矩脉动小,具有良好的动态响应和稳态性能。该研究在异步电动机调速系统上有很好的控制效果和应用前景。     

复合材料成形液压机自适应鲁棒运动控制

针对复合材料液压机电液系统中广泛存在的参数不确定性、不确定非线性和外干扰,设计基于非连续映射的非线性自适应鲁棒运动控制器. 自适应控制器对系统参数进行在线估计,所估计的参数虽不能完全收敛到真实值,但可以限定在上确界和下确界范围内,满足鲁棒控制不确定量上、下界的要求;参数自适应律渐进消除了参数不确定性引起的模型补偿误差,保证输出跟踪可以拥有规定的瞬态和稳态响应性能. 鲁棒控制律可以抑制未建模动态、参数估计误差和外干扰的影响. 利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性. 仿真和实验结果表明,设计的控制器对所规划的运动轨迹具有精确的跟踪控制和强鲁棒的控制性能.     

在线学习自适应模糊控制器在水轮机调节中的应用

针对水轮发电机组系统具有时变非线性,传统的控制方法很难达到最优控制的特性,提出采用基于RBF神经网络和遗传算法的自适应模糊控制器来控制水轮发电机组运行.模糊控制器的比例因子、模糊推理规则和隶属函数由遗传算法在线寻优.由RBF神经网络进行被控对象的动态特性模型辨识,以评价模糊控制器控制性能.仿真实验表明,控制效果良好,特别在变工况和扰动情况下优于最优PID控制.     

滑模变结构方法在两轮自平衡机器人上的应用

研究了滑模变结构理论在两轮自平衡机器人系统的稳定控制.将滑膜变结构控制应用于具有非线性及强扰动性的两轮自平衡机器人.设计了滑模控制器,利用滑模控制器的特点实现对被控对象快速、有效的控制;针对滑模控制器本身的抖动问题,提出了一种模糊控制和滑模控制策略相结合的模糊滑模控制器,推导出模糊滑模控制律,根据Lyapunov稳定性定理,建立模糊逻辑规则库.通过仿真验证,控制方法有可行性和有效性,结果表明,本文提出的方法不仅保留了滑模控制系统所具有的较强的鲁棒性,而且消除了系统的高频颤动.