跟踪微分器在航空发动机控制系统中的应用研究

对自发动机转速信号提取转速加速度信息的微分算法进行了研究,对比、分析了跟踪微分器和传统一阶差分算法的性能差异.在此基础上,提出了基于转速补偿的双跟踪微分器算法.仿真研究表明,这一双跟踪微分器的跟随性和稳定性均较为理想.     

反正切形式跟踪微分器设计及相平面分析

跟踪微分器可以从不连续或含有噪声的测量信号中提取连续滤波信号和微分信号. 本文从二阶跟踪微分器的加速度函数式入手, 提出一种反正切形式的跟踪微分器结构, 利用李雅普诺夫第二方法证明其具有全局一致渐进稳定性, 利用相平面分析方法研究, 说明原点是稳定结点或稳定焦点, 并给出跟踪微分器参数调节的定性规律和约束条件. 最后在含有噪声的方波输入下进行仿真, 结果表明反正切形式跟踪微分器可以兼顾跟踪快速性与过渡过 程平稳性, 并且具有很好的滤波效果, 可以给出连续平滑的跟踪信号和微分信号, 而且待调节的参数较少, 具有工程实用价值.     

基于反双曲正弦函数的跟踪微分器

反双曲正弦函数是光滑连续函数,具有快速并消除速度高频震颤的作用.利用反双曲正弦函数构造加速度函数,设计二阶跟踪微分器,证明了跟踪微分器的收敛性,并分析了跟踪微分器频域特性.仿真实验表明,该跟踪微分器能对输入信号进行低通滤波,且跟踪精度高,响应速度快;同时,它较好地抑制了微分信号的噪声放大效应,可以得到输入函数理想的微分信号.     

基于改进sigmoid函数的非线性跟踪微分器

本文受神经网络中常用的sigmoid激励函数特性的启发,提出了一种形式简单、调参相对容易的非线性跟踪微分器(STD).首先,在sigmoid函数的基础上引入指数和幅度因子,利用改进后的sigmoid函数构造加速度函数,接着,借助Lyapunov直接法证明了所设计的跟踪微分器的非摄动形式具有全局渐近稳定性,随后利用系统等价性给出了跟踪微分器的具体形式并通过扫频测试分析了其频域特性;最后,与线性微分器(LD)、全程快速跟踪微分器(HSTD)以及改进的跟踪微分器(ITD)、反正切形式的跟踪微分器(ATD)分别进行对比仿真分析.结果表明,基于sigmoid函数设计的跟踪微分器可以兼顾响应的快速性以及平稳性、全程无抖振,对信号的广义导数具有良好的逼近能力和滤波效果.     

Levant微分器参数整定算法及在高空台系统的应用

Levant基于超螺旋算法提出的滑模微分器具有滤波效果好且对特定噪声干扰不敏感等特点. 针对该微分器参数调整问题, 文章利用时间线性变换和坐标变换得到了一种有效的参数整定算法, 该算法可依据给定信号的频率和幅值确定微分器参数. 通过频域和时域对比分析表明, 本文所设计的参数整定算法可在保证跟踪滤波与微分信号提取精度的同时, 便捷地给出Levant微分器的有效参数. 最后, 本文将基于参数整定算法的Levant微分器应用到某航空发动机高空模拟试车台飞行环境模拟控制系统的环境信号处理中, 验证了所提算法的有效性及工程应用价值     

基于Matlab的实时数据采集系统开发

在一种减压阀流量特性测量的新方法中,需要通过计算压力信号的导数来计算流量.如何在含有噪声的压力信号中实时准确地提取压力微分信号是一个关键.充分利用Simulink提供的图形化编程方式和Stateflow对复杂逻辑的表达能力实现了跟踪微分器,用以对压力信号的滤波和压力微分信号提取.并在RTW Target目标环境基础上简便快速地构建成一次填充法减压阀流量特性数据采集系统.     

改进的非线性跟踪微分器设计

在对典型跟踪微分器深入研究的基础上,提出一种改进的非线性跟踪微分器.该跟踪微分器综合了线性跟踪微分器和非线性跟踪微分器的优点,不但无颤振现象,而且具有良好的动态响应和较强的滤波能力,兼顾了快速性和准确性的要求,可实现任意信号的跟踪和微分.该跟踪微分器形式简单、易于实现.仿真结果表明,改进型非线性跟踪微分器具有优良的性能.     

一种基于边界特征的简易非线性二阶离散跟踪微分器的设计

用等时区方法确定最速离散二阶系统的线性区域的边界,以开关曲线和边界线来界定控制量的线性变化,区分可达区和线性区,得到最速系统综合函数,并依此构造线性函数形式的跟踪微分器.仿真结果表明,所提出的跟踪微分器具有快速跟踪输入信号、无颤振、无超调的特点,能得到较好的微分信号,算法简洁实用.     

磁悬浮系统的加速度计反馈控制算法

设计了一种基于加速度计信号改善磁浮列车悬浮性能的控制算法.将固定在电磁铁上的加速度计的输出直接引入反馈控制最,使得悬浮控制系统在不同轨道曲线段上具有相同的表达式,从而使反馈线性化算法得以应用;利用离散跟踪一微分器,从测量到的间隙信号提取其一阶、二阶微分,使实际控制算法得以实现.仿真计算表明,该算法消除了列车进、出竖曲线的冲击,提高了悬浮性能.     

一种基于边界特征线且特征点可变的二阶非线性离散跟踪微分器及在测速定位系统中的应用

利用状态反推方法确定最速离散二阶系统的线性区域的边界特征线及控制特征线,以相平面上的点及边界曲线、控制线的相对位置按线性规则确定控制量的大小,区分可达区与线性区,并依此构造最速分段线性函数形式的跟踪微分器（Tracking-differentiator,TD）,这种算法可以方便地修改特征点,适应能力强,而且运算中不包含任何根号运算,使得控制综合函数的形式极大简化,有利于工程实现.对正弦信号及方波信号的仿真结果表明了上述结论的合理性.验证了特征点分段线性算法在适当修改特征点后得到的TD,与经典TD以及它的线性近似进行比较,跟踪能力和微分提取能力都得到了较大的提高.应用移动平均算法构成的跟踪微分器组,具有相位补偿功能,适当选取TD参数后,得到了滤波能力强、相位特性良好的滤波器,并应用于基于长定子齿槽检测的永磁电动磁悬浮列车的测速定位系统中.实验结果表明,本文提出的简化TD按相位补偿确定的方案能有效滤除脉冲和扰动等噪声,对过轨道接缝时的畸变信号进行修复,边界容易修改,算法简单有效,实时性强,易于工程实现.     

Linear tracking-differentiator and application to online estimation of the frequency of a sinusoidal signal with random noise perturbation

A simple linear tracking-differentiator is proposed and the convergence proved for any differentiable signal with random perturbation to be tracked. This enables us to design a relatively simple globally convergent online estimator of the frequency of a sinusoidal signal under small random perturbation. The polynomial convergent rate is obtained.     

奇异系统的一类新型观测器

本文利用非线性跟踪－微分器，设计出了线性时不变奇异系统的观测器。这里仅要求原系统Ｒ－能检，对原系统的控制输入，仅只要求它有界可积，从而很大地减弱了设计条件。     

一种自调节灰色预测PID控制器

为提高传统PID控制的性能及扩大其适用范围,提出一种结合传统PID控制、灰色预测和全程快速非线性跟踪．微分器的自调节灰色预测PID控制器。利用灰色预测对系统的输出偏差和预测偏差进行合成形成一个综合偏差,用来代替传统PID控制中的实际偏差项。这样控制器既有预测系统未来行为的功能,又能根据预测模型精度自动调节控制器参数,能有效减小预测误差对系统的不利影响。同时用非线性跟踪．微分器代替差分法来提取微分信号,提高了微分信号的品质。仿真结果表明,与传统PID控制器相比,该控制器可获得更为优良的动态性能。     

一种基于跟踪微分器的简单自适应控制算法

应用跟踪微分器在处理信号时具有较强的误差衰减能力和抗扰动能力,针对传统的简单自适应控制算法中增益调节过于简单、收敛速度慢且适应性不强的缺点,对传统的简单自适应算法进行了改进,提高了收敛速度,减小了静差。描述了该算法的结构和原理,运用Lyapunov稳定性理论和LaSalle不变性原理证明了控制算法是稳定的,跟踪误差收敛到零。计算机仿真结果验证了算法的可行性和有效性,并给出了参数选择的一般法则。     

非线性跟踪-微分器的分析与改进

本计非线性跟踪－微分器的工作机理和参数意义进行了深入分析，发现了超调产生的根源及参数相近制约的原因，通过对其开关平面函数的改进，改善了信号的品质，得到了灵活解耦的参数整定方法，使非线笥跟踪于微分器更具有工程实用意义。     

全程快速非线性跟踪-微分器

设计一种快速收敛的非线性跟踪-微分器,使系统在远离平衡点和接近平衡点都能自动快速地向平衡点收敛,并采用线性与非线性组合的连续函数形式,而不需要切换函数,从而防止了系统的抖振现象.     

一类非线性大滞后系统的改进无模型自适应控制

针对工业过程中一类常见的非线性大滞后对象,基于伪偏导数(pseudo-partial-derivative,PPD)的概念动态线性化非线性系统,并利用跟踪.微分器预测系统未来时刻的输出,提出了一种改进的无模型自适应控制(improvedmodel-free adaptive control,IMFAC)算法.通过严格的理论推导,证明了新算法的BIBO稳定性和收敛性.仿真结果验证了该算法的有效性.     

跟踪-微分器用于连续系统辨识

利用跟踪－ 微分器估计连续系统状态并用最小二乘法估计系统参数,直接对连续系统进行辨识。仿真结果表明,不论是线性系统,还是非线性系统,只要结构对参数是线性的,利用这种方法都能有效地将其参数辨识出来