旋转导向钻井稳定平台前馈模糊算法研究

稳定平台控制系统是调制式旋转导向钻井系统的关键,提出采用前馈模糊算法实现对稳定平台的控制,设计的二维模糊控制器可确定模糊变量的隶属度函数及控制规则,并利用MATLAB软件进行仿真.仿真试验表明稳定平台前馈模糊控制系统在钻井参数较大范围内变化,参数扰动及负载扰动都具有良好的稳定性、自适应性、鲁棒性和抗干扰能力.     

快速反射镜扰动信号的模糊补偿控制

为了抑制扰动信号对快速反射镜系统输出性能的影响,保证快速反射镜结构特性改变后控制系统抑制扰动信号的能力,提出了一种对扰动信号进行模糊补偿的复合控制系统。系统中,模糊控制环节的输出参数同时用于整定PID控制参数和前馈环节控制参数,补偿系统因扰动造成的偏差,控制系统不需要增加额外的传感器,不会增加硬件系统的复杂性。利用频域分析方法,设计PID控制器的控制参数,进而设计模糊控制的规则。最后,对这种控制系统进行了仿真实验分析,结果表明:快速反射镜的结构参数变化前后,扰动模糊补偿控制系统对系统中的扰动信号均具有较高的抑制能力。     

光电稳定平台神经网络自抗扰控制方法

提出了一种采用BP神经网络对自抗扰控制器中的非线性扩张状态观测器进行参数整定的方法,简化了非线性扩张状态观测器繁琐的参数整定过程,并对这种结合了BP神经网络的自抗扰控制系统进行了仿真分析。仿真结果表明,加入BP神经网络的自抗扰控制系统可以显著地提高机载光电稳定平台的扰动隔离度,控制效果明显比传统自抗扰控制方法好,对提高机载光电稳定平台的视轴稳定精度具有重要意义。     

基于快速反射镜的模糊自适应PID控制算法研究

针对机载平台在振动、扰动和快速机动条件下光电系统高精度稳定指向的需求,开展宽频带视轴稳定技术的相关研究,并针对该稳定系统的核心—快速反射镜,提出一种改进型的模糊自适应PID控制算法。该算法在经典PID控制算法基础上,引入模糊设计思想和参数自整定方法,解决了复杂工作环境下控制系统数学模型不易获取、控制参数时变等因素对稳定系统的影响,为保证远距离机载光电载荷的高精度目标定位及目标瞄准提供技术支撑。仿真结果表明,该控制算法相比经典PID控制具有响应速度快、稳态性能好、抗干扰能力强等优点,具有良好的控制效果。     

采用自调整模糊变结构控制的机载激光通信视轴稳定研究

机载激光通信的动态视轴稳定是建立激光通信链路的首要前提,传统的粗跟踪控制方法不能克服载体扰动及参数变化对系统的不利影响,影响了视轴稳定精度。根据控制系统的任务,将论域自调整模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,在稳定的误差相平面内构造稳定的滑模面。理论分析和模拟实验结果表明,该方法消除了系统的抖振现象,改善了系统的瞬态性能,对机载通信平台受到的扰动及参数变化具有完全的自适应性。因此自调整模糊变结构控制具有一定鲁棒性,且控制算法简单,可望获得工程应用。     

钢丝绳传动的三轴转台伺服控制的设计

针对某机载平台中钢丝绳传动带来的非线性误差及外部扰动等因素直接影响平台相机成像质量的问题,提出一种模糊自适应前馈补偿的控制策略.首先对钢丝绳传动机构和高精度直流伺服电机进行了建模,并建立了摩擦模型,为转台速度环控制回路引入模糊自适应PID控制器.设计出前馈补偿和模糊自适应控制器的复合控制策略.Matlab仿真结果以及实...     

基于前馈补偿的空间光通信精跟踪控制研究

针对空间光通信精跟踪系统存在非线性、时延滞后的特性而难于建立精确的数学模型,设计了基于前馈补偿的模糊比例、积分和微分(PID)控制系统。采用camera-link接口的高帧频可开窗口CMOS相机和大规模FPGA芯片,设计了精跟踪处理控制平台。将图像处理、前馈补偿和模糊PID控制等功能全部集成在FPGA芯片内部,大大降低了系统体积和成本;将模糊PID与前馈补偿相结合,极大提高了系统的控制精度和抑制外部干扰的能力。测试结果表明,该系统稳定精度高、抗干扰能力强。     

一种智能PID参数整定控制系统设计与实现

在对多参量输入的嵌入式多模控制系统设计中,受到的参量扰动较大,控制精度不好,传统控制算法采用模糊PID控制算法,随着神经元输入的扰动向量不确定因素的增多,控制的收敛性受到限制。提出一种基于智能变结构模糊PID控制的多参量输入参数整定控制算法,并进行控制系统优化设计。结合滑膜积分控制和PID控制思想,首先进行多参量输入控制系统的被控对象描述,构建多模控制约束参量模型,采用变结构模糊PID神经网络进行控制约束参量的自适应训练,实现自适应控制加权,提高参数的自整定性,实现控制系统优化。仿真实验结果表明,该智能PID参数整定控制系统的控制精度较高,控制稳定性较好,参数自整定性的品质优于传统方法。     

一种复合控制器在陀螺稳定平台中的应用

简述了双轴陀螺稳定平台的基本原理和比例、积分、微分(PID)控制方法。针对传统PID控制器在双轴陀螺稳定平台的应用,提出一种模糊决策复合控制方法。该方法在传统的PID控制中加入模糊决策控制,使得PID控制器的调节参数具有模糊自适应性。利用综合数字滤波与估计环节的结果构成前馈控制支路,克服了闭环控制回路中的高增益与稳定性间的矛盾,并在双轴陀螺稳定平台中应用,取得了较好的效果。     

具有神经网络前馈控制器的污水处理模糊控制系统设计

为解决污水处理过程中非线性、大时滞及干扰严重的问题,提出一种将模糊控制器和前馈控制器相接合的控制方法。其中在建立前馈控制器时,提出了使用神经网络建立前馈控制器的新方法。使用这种方法建立前馈控制器无需建立控制系统控制通道和干扰通道的数学模型,也不要求干扰是可以测量的。在MATLAB环境下对控制系统进行仿真,结果表明,将模糊控制和前馈控制结合可以有效克服干扰,提高系统的稳态精度;基于神经网络的前馈控制器可以有效补偿污水处理过程中的干扰,具有实际意义。     

机载光电跟踪系统模糊控制的优化设计与仿真

分析了机载光电跟踪系统的构成,并对机载光电跟踪系统的主要组成部分--陀螺稳定平台框架系统设计了基于GA(遗传算法)的模糊控制器,通过遗传算法来优化模糊控制器的规则、参数以及量化因子和比例因子.并对系统进行了详细的仿真研究,仿真结果证明,基于GA的模糊控制器设计获得了良好的控制效果.     

机载SAR天线稳定平台中的信号采集与处理

机载合成孔径雷达使用陀螺稳定平台使天线在惯性空间保持稳定并跟踪地速方向.稳定平台需要对分别来自于惯导系统,光纤陀螺,光电码盘的指令角、实际角速度、实际角位置信号进行采样.介绍了基于DSP的陀螺稳定平台控制器对上述三组数据进行采样的硬件实现方法.由于测量信号中通常包含有随机噪声,根据三种信号的特点及系统要求分别设计了数字滤波器,对采集到的信号进行滤波处理,使其可作为平台控制器输入的数据.文中所介绍的信号采集与处理办法应用于某机载SAR天线稳定平台中,平台在二维飞行模拟转台上能够完成稳定和跟踪的任务.     

磁阻式悬浮平台侧向气隙控研究

针对悬浮平台存在的侧向力干扰导致平台不能稳定悬浮的问题,设计了一种可以实现参数快速整定的模糊自适应PID侧向气隙控制系统。文中介绍了平台的悬浮结构和悬浮机理,采用有限元法分析了侧向位移对平台的影响,建立了控制系统静态、动态数学模型,并设计了模糊自适应PID控制器。通过MATLAB/Simulink软件对悬浮平台的侧向气隙控制系统进行建模仿真。结果表明,模糊自适应PID控制器响应速度快,且具有较强的鲁棒性。     

Neural-network-based maximum-power-point tracking of coupled-inductor interleaved-boost-converter-supplied PV system using fuzzy controller

The photovoltaic (PV) generator exhibits a nonlinear V-I characteristic and its maximum power (MP) point varies with solar insolation. In this paper, a feedforward MP-point tracking scheme is developed for the coupled-inductor interleaved-boost-converter-fed PV system using a fuzzy controller. The proposed converter has lower switch current stress and improved efficiency over the noncoupled converter system. For a given solar insolation, the tracking algorithm changes the duty ratio of the converter such that the solar cell array voltage equals the voltage corresponding to the MP point. This is done by the feedforward loop, which generates an error signal by comparing the instantaneous array voltage and reference voltage corresponding to the MP point. Depending on the error and change of error signals, the fuzzy controller generates a control signal for the pulsewidth-modulation generator which in turn adjusts the duty ratio of the converter. The reference voltage corresponding to the MP point for the feedforward loop is obtained by an offline trained neural network. Experimental data are used for offline training of the neural network, which employs a backpropagation algorithm. The proposed peak power tracking effectiveness is demonstrated through simulation and experimental results. Tracking performance of the proposed controller is also compared with the conventional proportional-plus-integral-controller-based system. These studies reveal that the fuzzy controller results in better tracking performance.     

扰动分离自抗扰控制在光电稳定平台上的应用

针对当前光电稳定平台伺服系统中扰动抑制能力不足的问题,提出一种扰动分离自抗扰控制（DSADRC）算法。扰动分离自抗扰控制充分利用工程实际中可获取到的部分已知的光电稳定平台模型信息及经典控制中的控制器信息,并将其加入到自抗扰控制的设计中。该算法通过减少光电稳定平台系统中的总扰动量,增加系统的扰动观测精度及扰动抑制能力。同时,通过算法设计实现了经典控制器的复用,减少了设计工作量。仿真实验结果表明:在控制器相同、扰动条件相同的情况下,扰动分离自抗扰控制阶跃响应调节时间减少58.8%,上升时间减少26.5%,且无超调量;在1V2Hz等效扰动下,系统稳态精度提高51.5%,系统性能提升效果明显。在实物验证实验中,对于不同频率的等效扰动,相比PID控制,扰动分离自抗扰控制稳态精度提升50%以上,有效地提高了光电稳定平台的稳态精度。     

Implementation of an Aerostat Positioning System With Cable Control

The capabilities of a multi-tethered aerostat positioning system are investigated using experimental and simulation results. The system consists of a platform supported by a helium-filled aerostat and attached to three anchored ground tethers actuated using computer-controlled winches. The experimental system was designed to perform a proof-of-concept study of a novel large-scale radio telescope requiring a receiver to be positioned accurately at an altitude of up to 500 m. Results from a series of flight tests are presented with a comparison between the passive response of the system and the response using proportional, integral, and derivative (PID) controllers with a position feedback. The motion of the platform is smaller for all cases using the feedback control. To improve on the PID results, a dynamics model of the system is used to develop and simulate optimal and feedforward (FF) control strategies. The optimal linear quadratic Gaussian (LQG) controller offers a 50% improvement over the PID controller, and both the LQG and the PID feedback controllers were shown to benefit considerably from the addition of a FF control term that exploits the measurements of the system's main disturbance force     

改进型滑模扰动观测器的感应电机控制系统

针对传统PI调节器在负载剧烈突变时控制性能不佳及使用传统滑模观测器抖振严重的问题,文中以感应电机为研究对象,提出了一种基于滑模观测器和传统PI调节器的扰动实时补偿方案。通过改进型的扰动观测器对系统扰动进行实时观测估算,将估算出的扰动反馈至PI调节器进行前馈补偿,从而有效提高电机控制性能,改善抖振现象。文中搭建了基于MATLAB的仿真平台和TMS320F28335 DSP的实验平台,对所研究的改进滑模观测器扰动前馈补偿方法与常规单PI调节、常规滑模观测器扰动补偿进行了对比分析。该结果验证了所提方案的有效性与可行性,速度超调量优化了0.5%,响应时间为30 ms。     

稳定平台控制器参数多目标优化

利用稳定平台机械-控制联合仿真精确的系统分析能力,提出了一种稳定平台控制器多目标优化设计方法。采用稳定平台机械系统的多体动力学模型和控制系统模型作为优化目标计算的基本模型,利用Pareto多目标遗传算法对控制器参数进行优化。为了降低遗传算法的计算量,引入代理模型技术,整个优化系统在ModelCenter内集成,实现优化过程的自动化,以提高设计效率。算例结果表明,本方法优化后的稳定平台控制系统具有更好的性能指标,并能有效控制计算成本,具有一定的应用价值。