基于DSP的磁悬浮球模糊PID数字控制器

给出了磁悬浮球系统的工作原理及其数学模型, 阐述了模糊PID控制器的设计方法, 设计了以DSP为核心的磁悬浮球模糊PID数字控制器并进行实验, 实现了钢球的稳定悬浮.结果表明, 该系统具有良好的控制效果.     

磁悬浮平台电磁悬浮系统的模糊滑模控制

为实现开环不稳定且高度非线性的磁悬浮平台悬浮气隙的精确控制,采用模糊滑模控制方案,根据电磁悬浮系统的动态非线性数学模型,设计使系统状态在有限时间内到达稳定点的滑模面,通过等效控制和切换控制律实现对参数摄动和外部扰动的完全鲁棒性.根据滑模切换状态,利用模糊推理方法柔化切换控制.基于模糊滑模控制器的控制系统能够有效地削弱滑模控制抖振,并较好地抑制外部扰动,且对参数变化具有完全鲁棒性,实现磁悬浮平台的高刚度稳定悬浮.结果表明,所设计的控制系统对参数变化及周期性扰动具有很强的鲁棒性.     

磁悬浮球系统的滑模变结构鲁棒控制器设计

为了实现对磁悬浮球系统的精确控制,根据变结构理论,设计了一种具有更强鲁棒性的二阶动态滑模控制器。其中新切换面含有系统输入的高阶导数,降低了趋近律中不连续项的影响,改善了普通滑模控制器存在严重抖振的缺陷。通过与普通滑模控制器进行仿真比较,结果表明,所设计的二阶动态滑模变结构控制器能使系统有较好的动态性能并能较好地实现系统稳定悬浮。     

垂直轴磁悬浮风电悬浮系统的模糊滑模控制

阐述了磁悬浮风力发电悬浮系统的工作原理并建立了数学模型,针对系统的非线性和不确定性,设计了结合模糊控制和传统滑模控制优点的模糊滑模控制器,并进行了仿真。仿真结果表明,该控制方法能够有效的提高系统的稳定性和鲁棒性,与传统的滑模控制相比较,模糊滑模控制器具有更好的适应性和抗干扰能力,适用于垂直轴风力发电悬浮系统。     

单电磁悬浮系统的神经网络模糊滑模控制

为实现单电磁悬浮系统悬浮气隙的精确控制,提出一种基于神经网络的模糊滑模控制方案.根据单电磁悬浮系统的动态非线性数学模型,设计使系统状态在有限时间内到达稳定点的滑模面,同时根据滑模切换状态,通过引入神经网络的模糊控制方法对滑模切换控制量的增益进行评估,实时对滑模控制量进行调整,实现切换控制信号的柔化.基于神经网络的模糊滑模控制系统不仅能很好地跟踪给定信号,而且能削弱滑模控制抖振,对外部扰动具有完全的鲁棒性.仿真结果表明,所设计的控制系统零超调,具有速度跟踪性能,对外部扰动具有很强的鲁棒性.     

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.     

主动磁悬浮轴承的Terminal滑模变结构控制

为了给主动磁悬浮轴承转子系统提供更稳定的控制,根据其动力学方程的强非线性,建立4输入4输出状态方程,并提出一种Terminal滑模变结构控制算法,从理论模型上分析了该算法的鲁棒性与收敛性,并利用Simulink进行仿真.由实验结果表明,与传统PID控制器的控制结果相比,所设计的4输入4输出磁悬浮轴承Terminal滑模变结构控制器可以在很短响应时间内有效地消除抖振现象,可达到良好的控制效果,且与传统滑模控制器相比,系统的初始状态已经在滑面上,消除了滑模控制的到达阶段,保证了系统的全局鲁棒性,对参数变化具有一定的抗干扰能力,状态跟踪误差也可以在有限时间内收敛到0.     

层叠绕组式磁悬浮永磁直流平面电机PID控制系统研究

提出了一种层叠绕组式五自由度磁悬浮永磁直流平面电机的构想,针对该磁悬浮平面电机中的磁悬浮系统进行了控制系统设计。在对悬浮系统三维有限元分析的基础上利用参数辨识法构建了磁悬浮系统非线性模型;并利用微分几何方法,对磁悬浮模型进行完全精确反馈线性化,设计了PID控制器,并进行了样机控制实验。磁悬浮永磁直流平面电机悬浮高度的控制仿真和实验结果吻合度良好,系统稳态误差在1μm以内并具有优良的跟踪性能。     

层叠绕组式磁悬浮永磁直流平面电机PID控制系统研究

提出了一种层叠绕组式五自由度磁悬浮永磁直流平面电机的构想,针对该磁悬浮平面电机中的磁悬浮系统进行了控制系统设计。在对悬浮系统三维有限元分析的基础上利用参数辨识法构建了磁悬浮系统非线性模型;并利用微分几何方法,对磁悬浮模型进行完全精确反馈线性化,设计了PID控制器,并进行了样机控制实验。磁悬浮永磁直流平面电机悬浮高度的控制仿真和实验结果吻合度良好,系统稳态误差在1μm以内并具有优良的跟踪性能。     

单电磁铁悬浮系统的指数趋近律滑模控制

根据电磁场理论,给出了磁场力与气隙、电流之间的函数关系,建立了单电磁铁悬浮系统的二阶非线性状态方程。以电流为控制量,设计了一种滑模控制器。为了解决滑模控制在单电磁铁悬浮系统控制中的抖振问题,在滑模控制器中采用指数趋近律。该控制器不但能够保证悬浮系统的各个状态趋于设计值,而且能够保证抖振振幅值呈指数衰减。同时,基于Mat-lab软件,对悬浮系统进行建模仿真。仿真结果表明:该滑模控制系统具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。     

基于滑模状态观测器的两自由度磁悬浮球控制

首先分析了磁悬浮球绕组磁力线扭曲特性,构建了含轴向和水平两自由度的磁悬浮球运动模型,采用模型转换,将系统中的匹配性和非匹配性干扰统一重构为匹配性干扰,建立新的系统状态空间方程;其次,针对悬浮气隙中气隙速度与加速度难以获取、干扰实时性观测困难的问题,提出了含干扰重构的气隙速度、加速度滑模观测器,并基于此观测器设计了滑模跟...     

带有指令滤波的板球系统反步滑模控制的研究

为解决滑模控制中出现的抖振现象影响板球系统轨迹跟踪控制性能的问题,提出了一种结合指令滤波的板球系统反步滑模控制方法。首先建立板球系统数学模型,根据系统误差方程设计总滑模控制规律。然后组建带有指令滤波的复合系统,设计误差反步控制器。最后利用Lyapunov理论证明了整个闭环系统的全局渐进稳定性。仿真结果表明,该方法有效的抑制抖振现象,进一步加强了抗干扰能力。     

Second order sliding mode control with backstepping approach for moving mass spinning missiles

An attitude controller using the second order sliding mode control methodology with a backstepping approach (SOSMCB) is designed and implemented for a spinning missile with two internal moving mass blocks. The system consists of a rigid body and two radial internal moving mass blocks and its mathematical model is established based on Newtonian mechanics. The control scheme integrates a second order sliding mode control algorithm into the last step of the backstepping approach, and its stability is proved by means of a Lyapunov function. The performance of the controller is demonstrated by numerical simulations, the results show that the attitude controller is stable and effective.     

混合磁悬浮球系统变参数PID控制仿真

根据奇异摄动法,建立了混合磁悬浮系统非线性动态数学模型,并根据控制器参数的整定原则,提出了混合磁悬浮球的一种变参数PID控制方案．在MATLAB的Simulink环境下用S- Function编写参数变化规则模块,所进行的动态仿真结果表明,变参数PID控制器无论在上升时间、超调量,还是调节时间上都明显优于传统的PID控制器．     

输入受限的航天器姿态调节小波滑模反步控制

对刚体卫星在轨机动时存在未知惯量特性、外部干扰及控制输入受限的控制问题,提出了一种将滑模反步姿态控制与小波相结合的鲁棒控制方法,这种方法在继承传统滑模反步控制的优点的同时,利用小波函数的逼近能力来补偿执行机构饱和非线性;对设计者而言,饱和非线性的结构特性无需了解,并基于Lya-punov方法从理论上证明了滑动模态的存在性及系统的全局稳定性.最后,将该方法应用于航天器的姿态调节控制,仿真结果表明此控制器能有效地处理航天器姿态调节过程中控制输入饱和受限的约束,在完成姿态调节控制的同时,具有良好的过渡过程品质.     

基于滑模控制的半主动悬架系统仿真分析

建立1/4车2自由度半主动悬架系统动力学模型,并根据滑模变结构方法设计了车辆半主动悬架滑模控制器。控制器将天棚阻尼系统作为参考模型,把半主动悬架和参考模型间的广义误差动力学引入渐进稳定的滑模动态中,使用等速趋近率改善运动段的动态品质。仿真结果表明,滑模控制器的性能稳定,能有效地提高车辆行驶的平顺性和行驶的安全性。     

水下运载器多变量鲁棒输出反馈控制方法

针对存在较大参数不确定性和仅具有位置、姿态测量的水下运载器的六自由度位姿控制难题,提出一种基于自适应平滑增益滑模观测器和多变量积分Backstepping控制器的非线性控制方法.解决水下运载器的鲁棒输出反馈控制问题,使用基于Lyapunov稳定性理论的设计方法保证观测器 控制器系统的稳定性.设计的自适应平滑增益滑模观测器,克服常规滑模观测器中所存在的高频颤振现象,从而获得较平滑的速度估计值.当存在模型不确定性和有界未知干扰时,可以保证速度估计误差以指数速率收敛至较小的球域内.设计的多变量积分Backstepping控制器,可以保证系统的跟踪误差同样收敛至较小的球域内.以浙江大学正在研制的海王号ROV六自由度控制为研究对象,使用所提出的控制方法与传统PID控制器进行对比仿真研究.仿真结果表明,当存在较大参数不确定性、较强未知外干扰和测量噪声时,所提出的控制方法具有较强的鲁棒性能,可以很好地跟踪参考轨迹,获得较好的动态性能和稳态控制精度.性能明显优于常规PID控制器,并且解决了PID控制器所存在的转艏角设定值不能大于90°的问题.