基于神经网络的控制力矩陀螺自抗扰解耦控制

针对Model750控制力矩陀螺(control moment gyroscope,CMG)的耦合及扰动问题,提出一种基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络逆系统和线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的控制力矩陀螺复合解耦控制方法。利用神经网络的非线性逼近能力构建逆系统并与原系统串接,将原系统解耦成2个等效的伪线性子系统;采用线性扩张状态观测器估计等效系统的残余耦合项和扰动项加以补偿,并与比例微分(proportion differentiation,PD)控制器形成闭环以提高系统的动态控制性能。对提出的控制方法与PID-RBF逆控制方法进行仿真对比,结果表明:该方法可有效实现Model750系统的解耦,具有更好的动态控制性能和鲁棒性。     

基于自抗扰技术的火箭炮伺服系统解耦控制

火箭炮伺服系统为方位和俯仰两轴耦合的伺服系统。为研究发射时的两轴耦合问题及燃气流冲击强干扰影响,建立了火箭炮伺服系统双轴转台动力矩方程和耦合系统微分方程,采用基于自抗扰技术的解耦控制方法设计了扩张状态观测器及虚拟控制量。通过扩张状态观测器估计系统总扰动并进行实时补偿,通过虚拟控制量得到实际控制量对耦合系统进行控制。仿真结果表明,基于自抗扰技术的解耦控制提高了火箭炮伺服系统跟踪精度,使系统在两轴负载转矩耦合效应和燃气流冲击下有效地抑制了发射平台振动,满足控制性能指标,对火箭炮两轴耦合控制问题具有一定的理论意义和实用价值。     

动力陀螺稳像系统自抗扰控制器设计与仿真

针对具有交叉耦合以及会受内外干扰的动力陀螺稳像系统,运用自抗扰控制理论设计了控制器。采用前馈控制解耦矩阵实现了通道之间的解耦。采用扩张状态观测器对系统的内外干扰进行实时估计和补偿,由非线性状态误差反馈控制律设计了ADRC控制器,实现对动力陀螺稳像系统的控制。数字仿真结果表明：所设计的自抗扰解耦控制器具有良好的解耦性能、跟踪性能、抗干扰性能和抑噪性能,可以满足动力陀螺稳像系统的控制要求。     

基于自抗扰控制的导引律

考虑目标机动和驾驶仪动态等情况,提出了一种基于自抗扰控制理论和反步法设计思想的新型制导律。将目标机动和驾驶仪参数不确定分别当成系统的扰动。将包含驾驶仪动态特性的制导环路,分作外环和内环分别进行控制器设计。外环自抗扰控制器用于控制切向相对速度收敛到零。抑制目标机动及系统非线性项对视线稳定性影响。内环自抗扰控制器用于跟踪外环输出的虚拟控制,补偿驾驶仪动态及驾驶仪参数不确定性对于制导精度的影响。仿真结果表明,设计的算法能够有效地实现制导目的,在目标作大机动且考虑驾驶仪动态情况下,仍然具有很高的制导精度。     

基于串级自抗扰理论的BTT导弹解耦控制器设计

针对传统的基于特征点设计的前馈补偿方法在BTT导弹弹体动态变化后解耦效果并不理想的问题,设计了一种串级自抗扰解耦控制方法。首先,使用线性扩张状态观测器将原系统改造成标称的积分串联型系统。其次,通过一级自抗扰控制器设计改善弹体内回路的动态特性,在此基础上引入前馈补偿支路,对通道间的运动学耦合进行补偿。最后,通过二级自抗扰控制器设计对剩余耦合量进行估计补偿,从而实现通道间解耦和期望的性能。数学仿真表明,相比传统前馈方法,串级自抗扰控制方法解耦效果更为明显,能够有效抑制侧滑角的扰动。     

动力陀螺稳像系统自抗扰控制器设计与仿真

为了进一步提高系统的跟踪性能与抗干扰性能,运用自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)理论对具有交叉耦合以及会受内外干扰的动力陀螺稳像系统设计控制器。采用前馈控制解耦矩阵实现了通道之间的解耦。采用扩张状态观测器对系统的内外干扰进行实时估计和补偿,由非线性状态误差反馈控制律设计了ADRC控制器,实现对动力陀螺稳像系统的控制。数字仿真结果表明：所设计的自抗扰解耦控制器具有良好的解耦性能、跟踪性能、抗干扰性能和抑噪性能,可以满足动力陀螺稳像系统的控制要求。     

基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器姿态角速率测量方法

针对现有姿态控制系统检控分离导致姿控系统存在异位控制等突出问题,提出了一种基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器姿态角速率测量方法。建立了基于磁悬浮控制力矩陀螺金字塔构型的动力学模型,根据惯量矩定理分析了基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器测控一体化机理,并通过金字塔构型中3个磁悬浮控制力矩陀螺的联合求解,得到了航天器姿态角速率的解析表达式。仿真结果证明了该方法的有效性和优越性。     

自抗扰控制在坦克炮控执行机构中的应用

基于坦克炮控系统水平和高低向执行机构的改进,介绍了永磁同步电机(PMSM)的数学模型和控制机理.为克服永磁同步电机调速系统突加负载和负载扰动时控制性能差的问题,提出用自抗扰控制技术设计PMSM控制方案.将负载突变和负载扰动归为未知扰动,用自抗扰控制器进行估计、补偿和控制.结果表明,该方法能够提高系统的响应速度,减小稳态误差且无超调,能有效地抑制负载变化对转速的影响.和原执行机构相比,缩短了系统反应时间,改善了炮控系统的控制品质.     

双自由度陀螺仪再平衡回路的控制解耦

给出了现有双自由度解耦控制的一般方法．根据自抗扰控制原理，提出了双自由度陀螺解耦控制的自抗扰控制方案（ADRC），给出了分析原理和一定的实现模块，可以看出自抗扰控制（ADRC）比较简单可行。     

新型陀螺仪悬浮转子的模糊控制系统研究

设计了新型陀螺转子的悬浮系统,提出了一种附加补偿线圈解决方法,建立了陀螺转子的悬浮控制数学模型,针对陀螺转子的磁悬浮系统的非线性、不稳定性特性,建立了陀螺转子悬浮系统的模糊控制器,仿真结果验证了该控制器对于陀螺转子偏移这类参数快速时变,并有不确定因素的系统具有动态响应快,超调小,精度高,系统鲁棒性强的特性,结果表明该控制器能够保证陀螺转子磁悬浮系统的各个状态逐渐趋近于设计值.     

磁悬浮微框架球形飞轮及其转子优化设计研究

为了克服现有外转子方案因螺钉连接而增加转子系统不平衡量的缺点,提出一种内转子结构磁阻力-洛伦兹力混合力构型的磁悬浮微框架球形飞轮。介绍了飞轮结构和工作原理,分析了转子系统控制模型。研究结果表明,当转子质心、球心和检测中心重合时,可消除平动悬浮对径向偏转控制的干扰,简化控制器设计。在考虑转子最大等效应力、1阶共振频率、极地与赤道转动惯量比和极转动惯量的基础上,增加转子最大变形量和质心与球心偏差两个约束变量,并筛选高灵敏度参数作为优化设计变量,以转子质量最小为优化目标,对其进行多学科优化设计。优化结果表明：在满足设计要求的前提下,转子质量由5.600 kg减小为5.389 kg,减小了3.8%;此优化设计方法提高了飞轮转子设计效率,利于系统实现高控制力矩精度。     

改进型LM-RBF 神经网络在自抗扰控制器上的应用

为解决自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)中参数较多且难以整定的问题,提出一 种基于LM 算法且网络结构可在线优化的径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络。利用滑动窗口的思想将 在线输入的样本放入一个长度固定的队列,将LM-RBF 网络应用于ADRC,在线整定控制器参数,并以永磁同步电 机为对象在Matlab 里进行仿真分析。结果表明：与基于RBF 的常规自抗扰控制器相比,改进后LM-RBF 使控制器 有更快的响应速度及更优的抗干扰能力,能有效提高被控系统的稳定性,满足非线性时变系统对自抗扰控制器的性 能要求。     

基于粒子群优化的某车载火箭炮自抗扰控制

针对车载火箭炮行进间的PID 控制方法存在动态性能的限制,提出一种自抗控制器的设计。针对自抗扰 控制器(active disturbance rejection control,ADRC)模块中存在众多且不便确定的参数这一问题,利用粒子群优化算 法(particle swarm optimization,PSO)较强的寻优能力,对扩张状态观测器的参数进行优化,并优化控制系统。仿真 结果表明：基于该控制方法的伺服系统稳定性显著提升,提高行进间火炮的控制精度与动态性能。     

某交流伺服系统的免疫克隆粒子群优化自抗扰控制

针对采用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动的某火箭炮位置交流伺服系统存在摩擦力矩、外界扰动等一系列复杂非线性问题,设计一种基于免疫克隆粒子群优化算法的自抗扰控制器(IPSO-ADRC).根据自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)抗干扰能力强和粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)寻优能力强的特点,采用免疫克隆粒子群优化算法在线整定自抗扰控制器的重要参数;并将克隆选择算法(clonal selection algorithm,CSA)融入到粒子群算法中,维护群体种类的差异性,解决PSO算法的缺陷问题.仿真实验结果证明:该控制策略使系统的稳态性能更好,并能提升系统的动态品质.     

某全闭环操瞄系统的火炮身管指向控制研究

某履带式自行火炮的操瞄系统采用捷联惯导系统（SINS）测量火炮身管指向进行瞄准,使得高低伺服和方向伺服存在控制耦合,瞄准性能易受车体姿态影响。根据车体坐标系下的全闭环操瞄系统控制模型,对被控模型进行等效变换,得到平动坐标系下含非匹配不确定干扰的伺服被控模型,将原有的耦合干扰、建模误差等转换为各伺服分系统的外扰,分别对伺服分系统设计自抗扰控制器。自抗扰控制器可对外扰进行观测,并在非线性状态误差反馈控制器中进行补偿,克服外扰造成的伺服系统超调。在车体初始姿态分别为水平和倾斜6°条件下进行仿真,结果表明：与采用自适应滑模变结构控制相比,采用自抗扰控制策略的伺服瞄准系统实现了平稳、精确瞄准,超调小,有效地抑制了非匹配不确定干扰,且控制器输出平滑。     

基于遗传算法的无人水下航行器深度自抗扰控制

根据无人水下航行器（UUV）操纵控制过程的特点,设计了一种基于遗传算法的UUV深度自抗扰控制器（ADRC）。针对ADRC控制器控制参数较多的问题,将其参数设计转化为一种辨识问题。借助遗传算法,对UUV深度控制系统中的ADRC控制参数进行了辨识,并对其在无外界干扰和近水面航行受波浪力干扰两种情况下的深度控制进行了仿真。数值仿真结果表明,ADRC控制可以获得较好的深度保持性能,并且具有较强的抗干扰能力。与PID控制相比,ADRC控制的操舵幅度和操舵频率有了明显降低,其控制品质有了明显提高。