四旋翼飞行器速度自抗扰控制

为了补偿四旋翼飞行器的参数不确定性和扰动,提出一种四旋翼飞行器速度的线性自抗扰控制方法.首先,分析了四旋翼飞行器的动力学模型,质心在惯性坐标系中的z轴线速度采用一阶自抗扰控制,x轴和y轴线速度采用比例加前馈控制,并利用李雅普诺夫函数证明了三轴速度环控制系统渐近稳定.然后,分析虚拟姿态角度求解,采用二阶线性自抗扰控制实现...     

线性自抗扰控制在雷达伺服系统应用

随着雷达探测技术的发展,传统PID算法存在对控制增益敏感、“快速性”和“超调性”不可调和以及微分很难选取等缺点,已不能满足雷达伺服系统对控制性能的要求。自抗扰控制(ADRC)具有不依赖被控对象模型、无超调、响应速度快、鲁棒性强的优点,越来越受到重视,但其缺点是参数众多、调节过程复杂。线性自抗扰控制器(LADRC)通过对自抗扰控制算法线性简化和参数整合,极大简化其参数和调节过程,同时又保持了自抗扰控制的优点。将线性自抗扰控制器应用到雷达伺服系统以提高其响应快速性和鲁棒性,减小系统的超调性。最后对比传统PID控制器,试验结果表明,线性自抗扰控制器在提高雷达伺服系统响应速度、稳定性、抗干扰和鲁棒性方面优于PID。     

一种基于新型自抗扰控制的舵机系统

根据导弹舵机系统的特点,设计一种自抗扰控制器进行位置环控制,运用遗传算法优化参数,对负载力矩外部扰动和模型参数摄动进行补偿,通过与误差分段式PD控制比较,证明采用自抗扰控制的舵机达到指标要求,自抗扰控制动态响应相移、幅值衰减指标都优于分段式PD,大动态负载扰动输出脉动频率小,在电枢电阻、转动惯量变化时,具有很好的快速性...     

基于全阶自适应的PMSM无速度传感器抗扰控制

永磁同步电机全阶自适应观测器无速度传感器控制系统对于负载突变较为敏感,当负载发生突变时,存在转速跌落过大,恢复时间过长的问题,进而对控制系统的性能产生影响。针对这一问题,本文提出了一种具有抗扰性的永磁同步电机全阶自适应无速度传感器控制方法。该方法首先加入负载扰动观测器对转矩电流进行前馈补偿,然后将转速环PI控制器改为自抗扰控制器,二者共同作用使得控制系统具有良好的抗扰性。实验结果证明了所提出的方法相比于传统方法具有更好的抗干扰能力。     

光电跟踪自抗扰控制技术研究

为了实现对快速运动目标高精度跟踪,对光电跟踪系统中的自抗扰控制技术进行了研究。根据速度闭环传递函数,利用三阶非线性扩张观测器估计系统状态变量,实现对不确定性因素的补偿,通过改变位置环被控对象传递函数提高系统的跟踪精度。对系统进行仿真与实验研究,分析自抗扰控制对光电跟踪系统动态和稳态性能的影响,与PI控制相对比,结果表明:对于高速运动目标,利用自抗扰控制技术可以将系统的跟踪精度提高7倍左右;对于低速运动目标,由于摩擦和系统噪声的影响,系统的跟踪精度仅提高了4倍左右。若在控制回路中引入相位超前环节,可以将系统的超调量降低40%,进一步改善了系统的动态性能,该技术的实现对于高精度跟踪控制的研究具有重要的应用价值。     

基于微粒群优化的机器人自抗扰控制

自抗扰控制器是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上,通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器,性能优良且算法简单.研究微粒群算法和机器人控制技术,采用自抗扰控制器实现了平面两连杆机械手的正弦运动控制,提出用微粒群算法选择和优化控制器参数,取得了很好的仿真结果,验证了算法的可行性和有效性.     

拼接镜面望远镜位移促动器系统的自抗扰控制

针对拼接镜面望远镜主动光学控制技术的要求,设计了一种改进型自抗扰控制器以改善位移促动器系统的位置跟踪性能和提高抗扰动能力。首先,建立了拼接镜面位移促动器系统及扰动风载的数学模型;设计了改进型自抗扰控制器,并给出了控制器参数选择的方法。其次,对位移促动器控制系统进行了仿真分析,验证了控制器的可行性。最后,利用风载扰动模拟装置,在位移促动器系统中引入扰动,并对比改进型自抗扰控制器与线性自抗扰控制器以及PID控制器控制性能。实验结果表明,改进型自抗扰控制器系统阶跃跟踪的稳定时间为201 ms,稳态均方差为7.1 nm,无超调;风载干扰实验中,改进型ADRC的最大偏差值为38.8 nm,稳态均方差为7.6 nm,改进型ADRC的性能明显优于线性自抗扰控制器和PID控制器,对提高位移促动器系统的性能有较高的实用性。     

深空探测天线自抗扰控制技术研究

随着深空探测技术的不断发展,深空探测设备天线口径的不断增大,观测频率越来越高,波束宽度越来越窄,这对天线伺服系统控制精度提出了很高的要求.深空探测天线伺服系统采用的PID控制是典型的被动抗扰设计,虽具有控制器结构简单、参数易于调整的优点,但抗扰能力不足的缺点,使其难以满足高精度指向和跟踪的需要.针对此问题,提出了基于自...     

基于自抗扰控制的空间飞行器姿态控制研究

空间飞行器姿态控制的主流方法是基于经典控制理论的,但它要求建立对象精确的数学模型。当对象模型不精确或是具有非线性、时变特性时,经典控制方法将很难满足实际的设计要求。在分析了空间飞行器姿态运动特性的基础上,引入自抗扰技术,设计了两种姿态控制系统,并将两者的结果进行对比,验证了自抗扰控制方法的有效性,同时指出了在实际应用中需注意的问题。     

高精度雷达天线自抗扰控制技术研究

针对阵风扰动影响高精度雷达天线指向和跟踪性能,提出基于ADRC的阵风扰动补偿设计方案。结合天线速度环数学模型结构,分析了选用ADRC的原因;针对速度环存在时滞,基于Smith输出预估器进行设计,从而使输入到输出之间变成无时滞的惯性环节;对输入指令进行过渡过程预处理、并基于扩张状态观测器和高增益控制器对控制系统分别进行状态观测和控制律设计;仿真分析和工程现场测试表明,基于ADRC可实现对阵风扰动的有效抑制。     

2 m望远镜消旋K镜转台的模型辨识

针对某2 m望远镜消旋K镜转台,提出了一种基于Hankel矩阵奇异值分解的特征系统实现算法对系统的参数和阶次进行辨识。首先,以正弦扫描信号激励转台并同步采集位置反馈信息,利用谱分析法对测试数据进行分析,得到了系统的频率特性曲线;其次,对系统的Hankel矩阵进行奇异值分解,得到了K镜转台的结构模型;最后,采用特征系统实现算法对Hankel矩阵进行辨识,得到了K镜转台的参数模型。实验结果显示:K镜转台相对均衡的最小阶阶次为6阶,在系统的中低频段获得幅度0.31 dB和相位0.87的辨识精度,相对于参数递阶辨识方法,分别提高了50.7%和23%。结果表明:该方法能够确定一个与系统外特性等价的相对均衡的最小阶状态空间模型,在辨识系统阶次和参数估计方面具有较好的可行性和实用性。     

2 m级望远镜主动调节侧向支撑机构设计与优化

基于某2 m轻量化SiC主镜,设计了一种新型主动调节侧支撑机构。先分析常用的侧向支撑机构的结构形式和特点;再设计由位移促动器、柔性铰链结构和嵌入杠杆系统等部件组成的主动调节支撑机构;最后,对机构的支撑力和移动量进行有限元分析,并且搭建实验平台,对其进行刚度和调节能力测试。试验结果表明:当支撑力为562.55 N时,杠杆结构中位移促动器承受的力为97.57 N,大大降低了位移促动器的刚度、强度要求;位移促动器行程为0.065 mm,是支撑杆中的22倍,大大降低了位移促动器分辨率要求;试验测得刚度为1 225 N/mm,达到了设计要求,表明这种柔性杠杆支撑系统具有很好的工程应用能力。     

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。     

地基大口径望远镜主镜主动支撑系统综述

主动支撑技术作为地基大口径望远镜建造的核心技术,直接影响望远镜的观测能力,一直以来备受关注。文章系统性地总结了地基大口径望远镜主镜的定位系统和支撑系统。定位系统包括三点硬点定位、六杆硬点定位;支撑系统包括采用不同促动器结构的轴向支撑系统及采用“竖直推-拉”、“斜向推-拉”和“推-拉-剪”形式的径向支撑系统。文章还结合了国外采用主动支撑结构的大口径望远镜,对其主动支撑技术进行了详细介绍和总结分析,希望为大口径望远镜主镜主动支撑设计提供一定的经验参考。     

2m主镜主动支撑优化设计

结合某空间光学系统的任务需求,对其2m口径主镜的支撑难点作了详细的论述。为了使主镜达到光学设计所要求的面形精度,运用了结构有限元法和优化设计方法对主镜进行了支撑位置优化;并分别针对主镜轴向1 g 重力载荷、轴向1 g 重力载荷耦合1℃均匀温升两种工况,以主镜镜面RMS 为目标函数、力驱动器驱动力为优化变量进行了多参数优化。通过优化获得了最佳的驱动力组合,镜面RMS 分别达到19 nm、43 nm。该方法具有一定的应用价值。     

MPPT控制器的线性自抗扰控制

光伏并网发电系统极易受到外部环境的影响,并且抗干扰能力较差。环境改变、电网不稳定或参数难以确定等原因都会对电能输出效率和其工作效率造成很大影响。针对光伏系统的这些特性,提出一种线性自抗扰控制器对电流进行控制。采用扩张状态观测器对扰动进行补偿,从而快速消除扰动,达到平和状态,使系统对扰动有着很好的适应能力。为了验证该算法的有效性,通过Matlab/Simulink仿真表明,加入自抗扰控制器能够明显提高光伏并网系统的跟踪速度和控制性能,降低了功率震荡,在外界环境突变的情况下,也能够达到很好的效果。     

620mm薄镜面主动光学望远镜校正实验

对620mm 口径薄镜面主动光学望远镜进行了主镜面形校正和系统波像差校正实验。主镜支撑结构由轴向36 个主动支撑点和侧向6 个被动支撑点组成, 其中轴向33 个支撑点用于主动校正,3 个作为虚拟硬点用于控制主镜空间位置;利用研制的Shack-Hartmann（S-H）传感器作为检测设备,采用最小二乘法计算校正力。实验中在对系统校正能力测试的基础上,选择了中低频Zernike 像差参与校正。通过将S-H 传感器固定在主镜曲率中心位置, 完成了主镜在不同俯仰角下的面形校正, 将初始状态约0.6RMS 校正到/12～/15RMS。而后通过平行光管发出的星点目标,对望远镜系统进行了波像差校正,使系统波像差从初始约0.65RMS 校正到约0.2RMS,分辨率由18 lp/mm 提高到45 lp/mm。     

云南天文台1.2m望远镜61单元自适应光学系统

云南天文台1.2 m望远镜61单元自适应光学系统已经完成升级改造并投入使用.该自适应光学系统主要由倾斜跟踪控制回路、高阶校正回路以及高分辨力成像系统组成.为了提高系统的跟踪精度,倾斜跟踪控制回路由两级倾斜校正回路串联而成,用于校正望远镜的跟踪误差和大气湍流引起的倾斜跟踪误差.高阶校正回路主要由一套哈特曼波前传感器、一块61单元变形反射镜以及一套高速数字波前处理机组成.系统中哈特曼波前传感器的工作波段为400～700 nm,系统成像波段为700～900 nm.在介绍61单元自适应光学系统各组成部分的基础上,对该系统的性能进行了分析,并给出了实际天文恒星目标的高分辨力自适应光学成像观测结果.