小型四旋翼飞行器新型非线性PID姿态控制器设计

针对小型四旋翼飞行器姿态控制问题,设计了一种新型非线性PID姿态控制器。针对传统PID的不足,通过引入两个跟踪微分器以及误差反馈的非线性组合构成非线性PID,并结合简化的小型四旋翼飞行器数学模型,提出了一种基于新型非线性PID姿态控制方法。仿真结果表明,所设计的控制器具有较强的鲁棒性、抗干扰性以及良好的滤波性能,系统具有良好的动态和稳态性能。由于保留了传统PID优点,设计简单,对实际工程具有较大的指导价值。     

具有柔性抓手的四旋翼飞行器设计与实现

为了实现四旋翼飞行器与外界环境的交互,设计了一种具有柔性抓手的四旋翼飞行器系统,该系统主要由四旋翼飞行器和柔性抓手组成。首先对四旋翼飞行器的原理进行了阐述,然后对其进行了建模和姿态解算,并且采用串级PID算法实现了四旋翼飞行器稳定飞行; 其次,对柔性抓手的设计与制造过程进行了介绍,并且对柔性抓手进行了抓取测试; 最后,在室外环境对系统进行了测试。测试结果表明,设计的四旋翼飞行器及柔性抓手性能稳定可靠,两者结合可以实现空中的抓取和投放。     

小型漂浮式天线姿态的自抗扰解耦控制

研究了小型漂浮式天线姿态跟踪的自抗扰解耦控制。分析了4级风以下的海洋环境对天线姿态的影响,设计了三轴伺服执行机构校正天线指向目标卫星的姿态偏差,研究证实三轴伺服系统是一种复杂的耦合性较强的非线性系统;设计了由横滚伺服自抗扰控制器、俯仰伺服自抗扰控制器和方位自抗扰控制器组成的天线姿态自抗扰解耦控制器用于天线姿态控制;通过MATLAB仿真研究验证了自抗扰解耦控制器的性能优于PID控制器,可以较好地估计和补偿天线的内部和外部扰动,实现天线姿态的解耦控制;通过半实物仿真研究证实了自抗扰解耦控制器可以实现天线与卫星间的高质量通信。     

轴向主动磁轴承的模糊自抗扰控制

为了实现轴向主动磁轴承的准确和稳定控制,根据模糊控制理论和自抗扰控制(ADRC)理论,设计了轴向主动磁轴承模糊自抗扰控制系统,采用模糊控制器整定ADRC中非线性控制参数,并且给出了其控制算法和控制系统的结构.利用软件Matlab/Simulink对所设计的控制系统进行了仿真研究,仿真结果表明:所设计的轴向主动磁轴承模糊自抗扰控制系统具有响应速度快、超调量小、抗干扰能力强和鲁棒性好等特点.     

基于新型LQR的四旋翼无人机姿态控制

为四旋翼无人机的姿态稳定控制提出了新的LQR控制器,该控制器能够实现姿态的快速稳定控制并跟踪参考输入。首先,根据假设建立了四旋翼无人机的动力学模型,并在此基础上用泰勒级数展开进行线性化。然后利用线性模型设计了LQR控制器,并对控制器进行了改进。最后使用Matlab/Simulink进行试验仿真,验证了改进后的LQR控制对控制过程响应速度的提高。     

基于WIFI的智能多功能微型四旋翼飞行器设计

本文基于WIFI无线传输技术，通过建立四旋翼飞行器的空气动力数学模型，结合实际需求分析，通过单片机总控，各功能模块有机整合，优化软硬件设计，完成最终制作调试，实现飞行器的自由巡航、悬停、降落和视频探测等功能，达到了预期设计目标。     

基于ARM的四旋翼无人飞行器控制系统

为改变传统以单片机为处理器的四旋翼无人飞行器的控制方式,提出了一种基于嵌入式ARM的飞行控制系统的设计和实现方案.详细介绍了控制系统的总体构成以及硬、软件设计方法,包括传感器模块、电机模块、无线通信模块.试验结果表明,该设计结合嵌入式实时操作系统,保证了系统的高可靠性和高实时性,能满足飞行器起飞、悬停、降落等飞行模态的...     

无刷直流电机的自抗扰控制

自抗扰控制（ADRO）是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上，通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制技术，性能优良。在分析永磁无刷直流电机特点及使用现状的基础上，建立了基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统。仿真结果表明，自抗扰控制器对无刷直流电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性，控制器算法简单，工程适用性较强，系统具有良好的动态响应性能。     

自抗扰控制器的简易实现

文中讨论的不确定系统可表征大多数实际对象,对其实行有效控制在工程中具有重要意义。自抗扰控制器正是该领域代表性的成果。本文在ＡＤＲＣ的设计思路指导下,给出了两类具体的ＡＤＲＣ设计方法及控制器。该控制器尤其适用于电机拖动等工业应用场合。     

融合前馈与姿态预测的并联稳定平台自抗扰控制策略

针对并联式结构平台姿态稳定时对高频扰动信号跟踪的响应滞后以及负载、摩擦力等非线性因素等影响稳定精度问题,提出了一种融合前馈与姿态预测的并联稳定平台自抗扰控制(Active disturbance rejection control,ADRC)控制策略.通过对电动伺服缸、平台运动学建模,得到了电动伺服缸状态方程和平台稳定...     

气动恒力控制系统的自抗扰控制

针对磨削和抛光等对恒力控制装置的迫切需求,开展气动恒力控制系统研究。由于气动系统存在比例流量阀死区、气缸摩擦力以及气体可压缩等非线性问题,提出了一种二阶线性PID自抗扰控制器,并加入了死区补偿器。该控制器采用跟踪微分器对输入信号进行过渡,利用扩张状态观测器对非线性参数影响进行估计,并通过线性PID反馈控制律进行补偿,同时引入死区补偿器快速跳过死区范围。试验结果表明,相比传统PID控制和积分型线性自抗扰控制(I-LADRC),线性PID自抗扰控制具有更好的动态响应以及更强的鲁棒性,并且稳态误差小于2 N。     

全向移动机器人的自抗扰轨迹跟踪控制

针对4-Mecanum轮全向移动机器人轨迹跟踪问题,设计了一种自抗扰控制器。首先对机器人的运动学与动力学模型进行分析;其次由反步法设计运动学控制器,并根据机器人在运动过程中受到未知干扰的现象,设计了改进的扩张状态观测器和动力学控制器;最后在不同扰动的作用下进行仿真。对比结果表明该控制器跟踪误差小,收敛速度快,观测器能够快速准确地估计出不确定因素对机器人的扰动并进行实时补偿,验证了该控制器具有较好的抗干扰性和鲁棒性。     

基于自抗扰方法的机电作动系统位置控制器设计

针对机电作动器中存在的非线性、多变量、强耦合等问题,利用自抗扰控制方法设计了一种位置伺服控制器。介绍了机电作动器的动力学模型,在控制器设计过程中将负载变化和未知时变扰动视为综合总扰动,并利用扩张状态观测器对综合扰动进行观测并给予补偿。数值仿真结果表明,提出的控制器具有较强的鲁棒性,能满足系统对快速性和准确性的要求,而且能够有效抑制负载变化和不确定性扰动。     

线性自抗扰气缸位置伺服控制研究

针对气动伺服系统复杂的非线性问题,提出了一种线性自抗扰控制策略对气动伺服系统进行位置控制。利用线性自抗扰控制器不依赖于被控对象精确数学模型的特点,解决被控气动系统内外各种不确定性,设计了线性扩张状态观测器来估计和补偿系统的全部干扰,同时给出了线性状态误差反馈控制器来保证系统的闭环响应性能。证明了线性扩张状态观测器的收敛性和闭环系统的镇定性。应用线性自抗扰控制策略与PID控制策略在气缸伺服系统中进行实验、比较,实验结果表明所设计的线性自抗扰控制器具有良好的控制效果。     

电驱动海洋绞车主动升沉补偿自抗扰控制系统

针对电驱动海洋绞车主动升沉补偿系统非线性时变的特点,提出了基于自抗扰控制（ADRC）的电驱动海洋绞车主动升沉补偿控制系统。首先对电驱动海洋绞车系统进行动力学分析,然后建立电驱动海洋绞车数学模型,进而建立主动升沉补偿自抗扰控制系统的仿真模型,并进行仿真分析。在不同海况、不同下放深度、不同缆绳直径和不同重物质量等情况下对该系统进行仿真,并与PID控制器进行比较,结果表明：当海况和电驱动海洋绞车控制系统模型参数发生变化时,控制器参数保持不变的情况下,自抗扰控制器仍然能保持良好的动态性能,比PID控制器具有更快的响应速度、更强的鲁棒性和抗干扰能力。     

四旋翼无人机改进模糊PID姿态控制

四旋翼无人机(UAV)是一种强耦合、欠驱动的系统,飞行过程中易受到系统不确定性和外界干扰影响稳定性,所以提出了一种改进的模糊PID控制方法。首先对四旋翼无人机进行数学建模,设计了改进模糊PID控制方法,该方法主要由三个部分组成,模糊PID,单PID以及计算在控制输出过程中两者的权值比的模糊控制器。最后通过Matlab/Simulink仿真以及在基于STM32F405控制器的四旋翼无人机(UAV)实验平台上验证。实验结果表明,在风速为3m/s条件下,UAV能够平稳起降,对于实时性的姿态以及运动状态做出智能的控制,具有良好的鲁棒性以及控制精度。     

磁悬浮轴承多变量系统自抗扰解耦控制

在介绍径向四自由度磁轴承结构的基础上,建立了磁轴承多变量系统状态方程。基于自抗扰控制器原理,针对径向四自由度磁轴承系统,提出了多变量系统自抗扰解耦控制方案,构建了控制系统结构,并给出相关控制算法。根据实验样机参数,利用MATLAB软件环境,构建了解耦控制仿真系统,针对系统的阶跃响应、转子起浮等进行了仿真试验。研究结果表明：采用自抗扰控制策略设计的控制系统成功实现了多变量的解耦控制,具有精度高、响应速度快、超调量小等特点。     

基于自抗扰控制器的感应电机直接转矩控制

异步电机不同转速运行时模型参数会发生较大变化,传统PI调节器不能满足大范围高精度调速的要求:现采用扩展状态观测器(ESO)对控制对象参数变化进行估计,并经过非线性组合方法对模型进行补偿.仿真结果表明:相对于经典PID控制器,基于ADRC的速度调节器对电机不同转速的运行具有较强的适应性,具有更好的动态性能.