基于模糊滑模方法的不确定机器人神经网络控制

针对不确定机器人轨迹跟踪控制,提出了基于模糊滑模方法下的神经网络自适应控制,其中RBF神经网络集中补偿系统的不确定性,利用带边界层滑模变结构方法消除了神经网络的逼近误差,并通过模糊方法动态确定边界层宽度,很好的解决了滑模控制中的抖振现象。仿真实例表明,该控制律能保证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。     

稀土永磁电机鲁棒直接转速预测控制方法研究

针对稀土永磁同步电机直接转速控制中,因未建模扰动而导致转速性能差的问题,提出一种基于扩张状态观测器的鲁棒直接转速预测控制方法,推导了稀土永磁同步电机的超局域数学模型,设计了多个扩张状态观测器,观测了系统的未建模扰动和参数时变扰动,提高了控制器鲁棒性以及对负载扰动的响应速度。最后,通过搭建基于表贴式永磁同步电机的驱动系统,验证了所提控制策略的有效性。     

带有负载观测的异步电动机广义预测控制

提出了一种带有负载观测功能的异步电动机广义预测控制算法,在对系统动态模型分析的基础上建立了调速系统的受控自回归积分滑动平均模型.该控制算法给出了能够使下一次采样时刻的实际转速以最优特性跟踪下一时刻参考转速的广义预测控制律,并采用负载转矩观测器的前馈功能增强速度控制的抗干扰能力.仿真和实验结果表明,通过合理选择控制器参数,具有转矩预测功能的直接转矩控制系统在转速跟踪和抗扰能力方面得到一定提高.      

由前馈控制和前馈补偿组成的复合控制系统

本文结合通常的可控硅双闭环调速系统,讨论了在前馈控制的基础上利用状态观测的理论进行前馈补偿。可保持原系统静态无差,解决突加负载时动态速降大和恢复时间长的缺点,提出了一种新型负载力矩观测器的设计方案。将该观测器用于冷轧厂五机架冷连轧机机组直流辅助传动装置——出口导向辊的实际效果表明,对于负载扰动变化极其频繁的系统,这种新型观测器的效果尤为显著。     

基于复合干扰观测器的轧机液压伺服位置系统终端滑模控制

针对轧机液压伺服位置系统,考虑参数不确定性、负载扰动和输入饱和非线性的影响,提出一种基于复合干扰观测器的终端滑模控制方法。将轧机液压伺服位置系统中的参数不确定性、负载扰动以及输入饱和非线性视为复合干扰,通过选用快速终端滑模干扰观测器对其进行逼近估计,并将输出的估计值引入到所设计的控制器中进行补偿。通过稳定性理论分析表明,在所设计的控制器的作用下,闭环系统全局渐趋稳定。最后,基于某650 mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统的实际参数进行仿真研究,结果表明,所设计的控制器能够实现系统输出对期望位置的准确跟踪。     

铁粉类型对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

采用粉末冶金工艺分别制备含还原铁粉、泡沫纤维铁粉和铁合金粉的铜基摩擦材料,研究了铁粉种类对摩擦材料摩擦磨损性能的影响.当摩擦转速从3000 r·min-1提升至6200 r·min-1,用还原铁粉制备的样品,其摩擦因数随速度的升高出现严重衰退;含泡沫纤维铁粉的样品具有稳定的摩擦因数,试验范围内其波动值不超过0.024,但是磨损严重;采用铁镍合金粉制备的样品可有效减缓高速阶段摩擦因数的衰退,高速下摩擦因数波动低于0.027.以铁铬合金粉制备的样品,其磨耗随摩擦速度的增加几乎不发生变化,抗磨损能力最佳.      

基于无线传感器扭矩检测的轧机扭振前馈控制

 针对轧机轧辊反复正反转咬钢抛钢受到突然强有力的冲击时扭振现象极为严重的情况,研究采用扭矩无线传感器实时采回负载干扰值,解决了现有的扭振抑制方法中采用扭振预估器计算扭振时容易出现偏差的问题;利用前馈能在扰动发生时提前做出干扰补偿的原理,在大型轧机交交变频调速系统定子转矩电流与转速双闭环的基础上,在转矩控制器的输入端加入负载扭矩扰动补偿,提前控制定子电流转矩分量而达到控制扭振的目的,并用Simulink对上述过程进行仿真。结果表明：基于无线传感的扭振前馈抑制方式对扭振的控制效果非常明显,几乎可以彻底消除扭振,更贴近实际。     

基于自适应滑模的多螺旋桨浮空器容错控制

针对多螺旋桨浮空器执行机构易发生故障的容错控制问题,同时考虑系统所受到的未知外部扰动和螺旋桨输入幅值的饱和约束,提出一种自适应滑模容错控制方法。建立浮空器的四自由度运动模型,系统分析矢量螺旋桨的故障类型,分为输出力的大小故障和矢量转角故障,得到浮空器执行机构的故障模型。基于自适应和滑模控制理论,由跟踪目标与系统当前状态偏差设计积分滑模面。针对未知外部扰动和执行机构偏移故障,设计相应的自适应律进行处理;针对螺旋桨输入饱和约束,应用Sigmoid函数设计跟踪轨迹进行处理。由此设计一种自适应滑模容错控制策略,利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的全局渐近稳定性能。以上海交通大学的多螺旋桨浮空器为模型,仿真验证了故障容错控制方法的有效性和鲁棒性。      

自抗扰控制器在同步电机调速系统中的应用

针对同步电机磁场定向控制系统受负载扰动、电机参数变化影响问题,将自抗扰控制器(ADRC)应用于调速系统中.为解决传统磁链观测器存在的直流偏置和依赖电机参数的问题,提出了基于ADRC的磁链观测器.仿真结果表明:ADRC对负载扰动和参数变化具有较强的鲁棒性,并且响应速度快、超调小,具有优良的稳态和动态性能;改进后的磁链观测器能有效抑制直流偏置和参数变化带来的影响,提高磁链的观测精度.      

一类不确定非线性系统的串级主动补偿控制

针对一类具有下三角结构的单输入单输出不确定非线性系统,研究其稳定控制问题.提出一种结构简单、收敛速度可控以及抗扰性能良好的基于Backstepping方法的串级主动补偿控制策略,实现了闭环系统的渐近稳定控制.为解决闭环系统中不确定非线性未知问题,设计一种新的观测器,使得这种观测器能够实时跟踪闭环系统的不确定非线性.通过引入奇异扰动性理论,给出了闭环系统稳定性分析.仿真实验结果验证了该控制方法的有效性.      

PMSM伺服系统参数自适应全局滑模变结构位置控制器设计

针对PMSM(永磁同步电动机)伺服系统滑模变结构控制器设计过程中存在的滑模切换函数到达阶段不具有鲁棒性及控制器输出存在抖振问题,设计了具有全程鲁棒性的参数自适应全局滑模变结构位置控制器。首先设计一个系统动力学特性表现为状态反馈控制系统的滑模面,然后在选定的全局滑模面下,根据到达条件给出控制器的设计方案。对PMSM伺服系统的仿真试验证明,所设计的参数自适应全局滑模变结构位置控制器克服了伺服系统不确定因素带来的影响,实现了具有一定自适应能力的高性能PMSM伺服控制系统。     

基于AEPSO算法优化的大型浮选机用PMSM非奇异终端滑模控制研究*

针对大型矿山中浮选机所采用的永磁同步电机（PMSM）控制系统具有强耦合、强干扰、非线性、不确定性的问题，提出一种基于自适应进化粒子群（AEPSO）算法优化的大型浮选机用PMSM滑模控制方法。首先，介绍工程背景并建立出大型浮选机用PMSM的转矩数学模型。其次，通过设计非奇异终端滑模面和指数趋近律控制律推导出滑模控制器的结构，并利用AEPSO算法优化滑模控制器的性能参数。第三，通过Simulink仿真研究该控制方法下电磁转矩控制情况。结果表明，相对于PID控制和传统滑模控制方法，采用AEPSO算法优化后的滑模控制方法极大地提高了PMSM的控制性能，满足大型矿山中浮选机的应用需求。最后，通过江西铜业武山铜矿现场的工程试验，验证了所提方法实际应用的可行性。另外，该控制方法具有较强的通用性和灵活性，其设计思路、仿真分析和试验经验为电机控制领域的研究人员提供了参考。     

基于PIV技术的板坯连铸结晶器内钢水流动行为研究

利用粒子图像测速技术,以200 mm×2040 mm板坯连铸结晶器为原型,建立1∶4水模型进行实验,对结晶器内钢液流动形态、流速及各流态所占比例、液面波动、以水口为中心结晶器两侧对称点速度随时间的变化、水口两侧液面水平流速、水口两侧对称位置液面至结晶器底部垂直方向速度和钢液对两侧窄面的冲击深度进行系统地研究和分析,并对比拉速的影响.研究表明,粒子图像测速技术不仅可以测量结晶器内流场流速,还可以对流场对称性进行全方位、多角度定量分析,为研究连铸参数变化,比如拉速、水口结构和水口浸入深度,对板坯连铸结晶器内钢液流动及对称性的影响提供一种较为精确的方法和思路.通过分析得出,在本实验条件下拉速0.5 m·min-1优于0.6 m·min-1.      

Modified Sliding Mode Control for Wind-Excited Benchmark Problem

Among promising control strategies, the sliding mode control is particularly robust with respect to structural uncertainty. In this paper, a modified sliding mode control (MSMC) strategy using dynamic output feedback is presented and demonstrated for the wind-excited benchmark building equipped with an ATMD (active tuned mass damper) control device. The main advantage of the MSMC presented is its ability to systematically modulate the control effort through the introduction of a prefilter prior to the control force. For practical implementation of a MSMC using acceleration measurements at strategic locations, a Kalman–Bucy filter type of observer is designed based on the augmented system. Hence the sliding surface design is composed of the observer state, and the modulation of control forces can be achieved by forming an optimization problem with a linear quadratic objective function. As shown by the simulation results of the wind-excited benchmark building, the modified sliding mode controller indeed has the capability of systematically modulating the control force. Moreover, the remarkable performance of the MSMC demonstrates that the strategy presented is suitable for the wind-excited tall buildings.     

车载超高速永磁无刷电机驱动器

超高速永磁无刷电机因其低电感和高换相频率而普遍面临转子与定子过热的困扰,而发热的一个重要原因是进行脉冲宽度调制(PWM)引起的高频电流谐波.对于逆变器处直接斩波调速方式,需要通过提高斩波频率以减小电流谐波.但对于像燃料电池汽车空压机用10 kW级电机驱动器,现有功率开关器件无法同时满足开关频率和功率的要求.因此在逆变器处斩波调速并不是驱动超高速永磁无刷电机的理想方案.为了减小定转子损耗,本文从减小电流谐波的角度出发,设计了一台前置Buck变换器无位置传感器控制方波驱动器.通过反电动势滤波电路以及换相位置补偿角的优化设计将无位置控制的适用范围扩展到3000~100000 r·min-1,对开发过程中遇到的关键问题进行了分析并提出了相应解决方案.最后,通过实验验证了该驱动器的控制性能.      

Robust Backstepping Sliding Mode Attitude Tracking and Vibration Damping of Flexible Spacecraft with Actuator Dynamics

This paper presents a dual-stage control system design method for the attitude tracking control and vibration stabilization of a spacecraft with flexible appendages embedded with piezoceramics as sensor and actuator. In this design approach, attitude control system and vibration suppression were designed separately using a lower order model. Based on the sliding mode control (SMC) and backstepping technique, a new attitude controller in the form of the input voltage of the reaction wheel is derived to control the attitude motion of a spacecraft, in which the reaction wheel dynamics is also considered from the real applications point of view. Here the sliding mode technique is used to achieve an asymptotic convergence of the attitude and angular velocity tracking errors in the presence of parameter variation and disturbance by providing a virtual torque input at the rigid body while the backstepping technique is used to regulate the input voltage of the actuator to provide the required torque. The asymptotic stability is shown using a Lyapunov analysis. Furthermore, an adaptive version of the proposed attitude control law is also designed for adapting the unknown upper bounds of the lumped disturbance so that the limitation of knowing the bound of the disturbance in advance is released. For actively suppressing the induced vibration, strain rate feedback control methods are presented by using piezoelectric materials as additional sensors and actuators bonded on the surface of the flexible appendages. The performances of the hybrid control schemes are assessed in terms of attitude tracking and level of vibration reduction in comparison to the proportional-derivative and conventional SMC. Both analytical and numerical results are presented to show the theoretical and practical merit of this hybrid approach.