考虑输入饱和的近空间飞行器姿态容错控制

针对近空间飞行器姿态控制中出现的执行器故障,输入饱和与外部干扰等问题,设计了一种基于二阶滑模干扰观测器和辅助系统的鲁棒容错跟踪控制方法.首先,将系统不确定,外部扰动和执行器故障作为复合干扰,设计super-twisting二阶滑模干扰观测器对其进行估计.然后为解决输入饱和问题构造了辅助分析系统,并借助backstepping方法,设计姿态容错跟踪控制器.利用Lyapunov方法,严格证明了所有闭环系统信号的收敛性.最后将所设计的控制方法应用于近空间飞行器姿态控制中,仿真结果验证了该控制方法的有效性.     

基于鲁棒滑模观测器的两关节柔性机械手控制

柔性机械手系统为非最小相位系统, 当控制有界时, 该特性阻碍其端点位移渐近跟踪期望轨迹. 本文首先重新定义柔性机械手系统的输出, 通过输入输出线性化, 将系统分解为输入输出子系统和零动态子系统; 然后提出一种用于观测柔性模态导数的鲁棒滑模观测器, 使状态估计达到预期的指标, 解决了柔性模态导数难以获得的问题; 设计积分滑模控制策略, 使输入输出子系统在有限时间收敛到零; 选择适当的控制器参数, 使零动态子系统在 平衡点附近渐近稳定, 从而保证整个系统的渐近稳定. 本文提出的方法设计过程简单, 易于实现. 仿真结果证明了设计的有效性.     

一类带有输入饱和的随机系统抗干扰控制

针对一类带有多源异质干扰和输入饱和的随机系统, 研究了其精细抗干扰控制问题. 系统中的多源异质干扰同时包含白噪声,\begin{document}$H_{2}$\end{document}范数有界干扰以及外源系统生成的带有状态与干扰耦合的部分信息已知干扰. 针对部分信息已知的干扰, 构建随机干扰观测器对其进行估计. 基于干扰估计, 结合$H_{\infty}$控制方法, 提出基于干扰观测器的精细抗干扰控制策略, 从而实现高精度抗干扰控制. 最后, 仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性.     

随机多源干扰系统的复合DOBC和容错控制

针对一类带有多源干扰和常值故障的随机系统,研究其抗干扰和故障诊断问题.多源干扰包括由外源系统生成的部分信息已知的干扰和白噪声干扰两类.第1类干扰包含状态和干扰耦合,不仅可以代表一类部分信息已知的干扰,还可以代表一类随机干扰,且耦合增加了系统的复杂性,导致必然等价原则的无效.为了解决这个问题,提出复合极点配置和线性矩阵不等式(LMI)方法相结合的策略.首先,设计随机干扰观测器来估计第1类干扰;其次,设计随机故障诊断观测器来估计系统故障.基于此,结合容错控制和随机控制,提出基于观测器的复合容错控制策略,在满足一定条件下,该策略可以保证复合系统满足依均方渐近有界.最后,通过仿真验证所提出策略的正确性与有效性.     

基于观测器的机械手神经网络自适应控制

提出了一种基于观测器的机械手神经网络自适应轨迹跟随控制器设计方法,这里机械手的动力学非线性假设是未知的,并且假设机械手仅有关节角位置测量.文中采用一个线性观测器重构机械手的关节角速度,用神经网络逼近修正的机械手动力学非线性,改进系统的跟随性能.基于观测器的神经网络自适应控制器能够保证机械手角跟随误差和观测误差的一致终结有界性以及神经网络权值的有界性,最后给出了机械手神经网络自适应控制器-观测器设计的主要理论结果,并通过数字仿真验证了所提方法的性能.     

柔性机械手的建模与控制

讨论近年来柔性连杆机械手在建模、位置控制、力控制、柔性振动的消除几方面的研究进展。最后对一些未来重要的研究方向进行了探讨。     

微纳卫星姿态控制系统的精细抗干扰容错控制方法

本文针对一类微纳卫星姿态控制系统飞轮突变故障提出了一种具有干扰抑制和补偿能力的精细故障诊断及容错控制方法.针对反作用飞轮的突变故障,本文不仅考虑了星体转动惯量变化导致的系统参数不确定性,而且考虑了姿态控制系统中飞轮振动带来的干扰影响,设计基于干扰观测器和故障诊断观测器的复合抗干扰容错控制器,并基于线性矩阵不等式对控制器进行求解,使复合系统稳定并满足一定的鲁棒H∞性能.仿真结果表明,基于微纳卫星姿态控制系统的精细故障诊断方法在有效诊断系统时变故障的同时,可有效抵消与抑制干扰.     

双臂柔性机械手的终端滑模控制

提出一种用于双臂柔性机械手系统的终端滑模控制方法，以解决其非最小相位控制问题．重新定义了柔性机械手系统的输出，通过输入输出线性化，将系统分解为输入输出子系统和内部子系统．设计逆动态终端滑模控制策略，使输入输出子系统在有限时间内收敛到零；选择适当的控制器参数，使零动态子系统在平衡点附近渐近稳定，从而保证整个系统的渐近稳定．仿真结果证明了该设计方法的有效性．     

一类含输入时滞非线性系统的干扰观测器控制

基于干扰观测器控制（Disturbance-observer-based control,DOBC）作为一种有效的干扰补偿策略取得了广泛的应用. 然而,当干扰和控制输入不能在同一时刻进入控制通道时,外部信号很难得到实时估计和补偿.提出一种复合DOBC结构,包括干扰观测、干扰预测和反馈调节三个部分.该方法的特点是即使一类非线性系统存在输入时滞,同样可以继承传统DOBC的优点. 最后,通过构造辅助观测器给出了预测误差以及复合闭环系统的稳定性分析方法.     

柔性机械手的模糊预测组合控制与实验

本文研究了柔性机械手的关节PID,应变PD和端点加速度反馈的的模糊预测组合控 制及其实验．与其它方法的实验现象和结果比较,表明这种模糊预测组合控制方法能够控制 单杆柔性机械手期望的关节运动,能较好抑制运动过程中的弹性变形和消除端点残余振动．     

输入饱和的充液航天器抗干扰有限时间滑模控制

研究三轴稳定充液航天器姿态控制过程中存在外部未知干扰、参数不确定和输入饱和的问题,提出一种抗干扰有限时间滑模控制的姿态机动控制方法.将部分充液贮箱内液体燃料晃动等效为球摆模型,采用动量矩守恒定律推导出充液航天器耦合动力学方程.首先,设计有限时间积分滑模干扰观测器,保证控制系统中集总干扰可以在有限时间内被估计;然后,基于...     

专家系统在机械手故障诊断中的应用

本文介绍一个用于煤饼装箱机械手电气故障的专家诊断系统.专家诊断系统与机械手控制系统通过信号联络线同步运行,能够实时、在线地检测和诊断步进电机的驱动电路.专家诊断系统以单片机8031为核心,执行汇编语言程序,采用产生式规则建立知识库,用广度优先搜索法进行向后推理,运用并行推理方式提高搜索速度.样机运行结果表明,专家诊断系统达到了设计要求.     

一种柔性机械手角位置控制方法

介绍一种柔性机械手关节角位置控制的方法。通过利用角位置和速度传感器检测的信息，实现对双连杆柔性机械手的控制并给出了实验结果。     

柔性机械手结构/控制融合设计

针对柔性机械手的设计性能要求,以单臂机械手为例,讨论了基于系统性能配置的结构/控制融合设计方法．根据控制系统超调量σp和调整时间ts的要求,配置闭环控制传递函数极点的可行区域．在此基础上,把柔性结构动力学和控制理论相结合,建立了包含结构参数和控制参数的性能配置优化模型,并以系统的转动惯量和控制能量指标为目标函数对机电设计参数进行了优化．     

参数不确定柔性机械手的终端滑模控制

针对参数不确定双臂柔性机械手系统, 提出一种基于遗传算法的终端滑模控制方法, 以实现其末端控制.基于输出重定义方法, 通过输入输出线性化, 将系统分解为输入输出子系统和内部子系统. 设计终端滑模控制策略,使输入输出子系统有限时间内收敛到零, 内部子系统变为零动态子系统; 采用遗传算法优化零动态子系统参数, 使其在平衡点附近渐近稳定. 根据Lyapunov稳定性理论算出末端输出位移的误差范围. 仿真结果证明该方法有效性.     

参数不确定性柔性机械手控制的一种简单方法

本文讨论了具有模型不确定性的柔性机械手运动控制问题,给出了一种基于差分方程 和最小二乘法的控制器设计方法．在快速采样的条件下,难于建模的不确定项可以直接忽略 而不影响控制效果．通过一个柔性机械手的仿真表明,本文提出的控制方法可实现柔性机械 手轨迹的准确跟踪,同时能消除柔性机械手的弹性振动．     

具有输入饱和的近空间飞行器鲁棒控制

针对近空间飞行器这一类存在外部扰动,输入饱和和参数不确定的多输入多输出线性系统,提出了一种基于干扰观测器的抗饱和鲁棒控制方案.将干扰观测器与抗饱和控制技术相结合,从而消除系统存在的未知外部扰动、输入饱和和不确定性对系统控制的影响.首先,设计干扰观测器对线性外部系统产生的未知扰动进行估计.然后根据干扰观测器输出,通过超前抗饱和方法设计抗饱和补偿器,并将其加入到鲁棒控制器的设计中,保证闭环系统存在输入饱和、未知外部扰动和参数不确定情况下的稳定性.为便于设计,干扰观测器、抗饱和补偿器和控制器设计矩阵均通过求解线性矩阵不等式得到.最后,将提出的鲁棒抗饱和控制方法应用于近空间飞行器,仿真结果验证了该控制方案的有效性.     

柔性机械手系统的动力学方程

本文应用动力学普遍方程,导出了单链柔性机械手系统的动力学方程;并以递推形式分析该方程的求解过程,递推的每一步只须解低维的方程组,因而便于计算.还讨论了多链柔性树状系统动力学方程的求解方案,它与单链柔性机械手系统具有相似性,便于编制程序.     

序列连续系统的容错控制

以两个子系统组成的序列连续系统为研究对象,提出了一种新的容错控制方法.如果两个子系统中的任何一个发生故障,用基于自适应观测器的方法诊断出发生的故障.另一个无故障的子系统利用故障诊断信息和其它测量信息进行控制器重组,实现了序列连续系统的容错控制.当发生故障的子系统不能自行修复故障,或修复故障需要很大的时间延迟时,传统的复杂系统容错控制方法将无能为力.本文所提出的方法拓展了复杂系统容错控制的适用范围.计算机仿真结果表明了本文所提出方法的有效性.     

柔性机械手传感器信号处理系统

介绍了双连杆柔性机械手系统中传感器的选用及其信号处理电路的基本构成和工作原理