一种具有参数不确定性的直流电机系统鲁棒自适应摩擦补偿方法

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和电机参数不确定性，为提高转台摇摆状态位置跟踪精度，提出了一种新的鲁棒自适应补偿控制器。电机中摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的LuGre动态摩擦模型。该控制器包含一个参数自适应律和等效PID控制律来估计未知LuGre模型参数和电机参数并给与补偿。最后Lyapunov方法和仿真结果证明该鲁棒自适应补偿控制器保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪，提高了转台摇摆跟踪精度。     

低频线振动台系统的鲁棒自适应重复学习控制

由于没有传动机构,永磁直线同步电机(PMLSM)作为低频线振动台的驱动部件对扰动和参数不确定性很敏感,摩擦力及纹波推力扰动等非线性因素严重影响了PMLSM的运动精确度.针对上述问题,提出一种鲁棒自适应重复学习控制方法,用于提高低频线振动台系统的精度.所设计的控制律由参数自适应控制、积分滑模控制、重复学习控制组成.参数自适应控制用来估计未知的模型参数并予以补偿;积分滑模控制用来镇定低频线振动台系统,抑制非周期扰动;重复学习控制用来抑制周期性扰动,提高对周期性位置信号的跟踪性能.采用Lyapunov理论设计的鲁棒自适应重复学习控制律能够保证闭环系统的渐近稳定性和位置跟踪性能.仿真结果表明,鲁棒自适应重复学习控制方法明显提高了系统的跟踪性能,改善了加速度失真度.     

采用复合控制的直流力矩电机摩擦补偿

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动,为提高转台位置跟踪精确度,采用复合控制方法进行摩擦补偿研究.在转台直流电机系统中,电机模型采用简化的二阶线性直流电机模型,摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的动态摩擦模型.补偿方法包含一个参数自适应律和CMAC神经网络,用于估计未知模型参数、辨识位置周期摩擦扰动并给与补偿.仿真结果表明,复合控制补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪,提高了转台位置跟踪精确度.     

电液伺服系统的非线性鲁棒自适应控制

摘要：针对电液伺服非线性系统的参数不确定性以及模型不确定项，基于Lyapunov稳定方法，提出了一种适用于电液伺服系统的非线性鲁棒自适应控制策略。首先以跟踪误差为基础给出系统目标控制函数的定义方法，然后基于Lyapunov稳定性分析方法，给出了不确定参数的自适应律， 以及自适应控制器的设计。同时引入一种简单的鲁棒设计方法补偿系统的模型不确定项。该方法具有结构简单，鲁棒性强的特点，并且系统控制量平稳，无振动现象出现。仿真结果显示，采用该控制方法可取得良好的控制效果，并进一步证实了理论分析的正确性。     

控制受限的直流伺服系统非线性摩擦补偿

针对机电位置伺服系统实际运行时不可测摩擦状态和控制输入限制问题,设计了一种基于辅助系统的鲁棒饱和补偿跟踪策略。该控制策略将包含未知外摩擦状态项视为未知输入,构造不可测摩擦状态观测器。为了解决输入控制受限问题,基于辅助系统设计鲁棒饱和补偿控制器,把它考虑到自适应鲁棒控制器设计进行补偿。仿真和实验结果表明,该补偿策略提高了直流伺服系统的精度,为该类伺服系统高性能控制的分析与设计提供一种理论参考。     

变速变桨距风电系统的功率水平控制

为实现风电系统的功率水平控制,该文基于奇异摄动理论和逆系统方法设计了一种非线性桨距角鲁棒控制器。该控制器由逆系统标称部分和鲁棒补偿部分组成,逆系统标称控制器可以使非仿射型非线性标称风机模型的输入-输出动态跟踪其参考模型动态;鲁棒补偿输入可以消除参数不确定性、风速检测误差和发电机转矩扰动对系统输出功率的影响。理论分析和仿真实验证明了该控制器的稳定性,结果表明,该控制器可以在风速波动时有效控制风电系统的输出功率水平,并且对参数化和非参数化扰动具有较强的鲁棒性。     

刚体连杆电驱动机器人的分散鲁棒跟踪控制

该文针对不确定刚体连杆电驱动机器人的跟踪控制问题，提出了一种新的分散控制器设计方法：首先设计标称控制器使标称闭环系统具有理想的跟踪性能；然后设计鲁棒补偿器以抑制非线性耦合、关节摩擦、参数不确定性和外扰等因素的影响。理论分析及仿真结果表明，在具有足够带宽的情况下，不需要测量电枢电流，该控制器可以保证跟踪误差局部终值有界，并具有可在线调整的特点。     

基于区间系统描述的超声马达鲁棒跟踪控制

对近年来超声马达控制研究的现状作了系统的介绍和评述。针对行波型超声马达，在区间系统描述的数学模型基础上，采用了一种新的鲁棒控制方案，设计鲁棒跟踪控制器。该控制器由标称控制器和鲁棒补偿器两部分构成。首先，针对标称系统设计标称控制器以得到期望的输出跟踪特性，然后加上鲁棒补偿器，以实现鲁棒特性。可以证明，鲁棒稳定性、鲁棒静态特性、鲁棒瞬态特性以及鲁棒跟踪特性可以同时得到。仿真和实验结果都表明了控制方案的有效性，而且该控制器结构简单、参数易于在线调整。     

飞行模拟转台的反推滑模控制优化设计

研究存在参数摄动及非线性摩擦补偿的飞行模拟转台跟踪控制问题。利用自适应全局滑模变结构控制和反推控制,实现了伺服系统虚拟转速和位置跟踪控制,提出了飞行模拟转台的自适应反推全局滑模变结构控制方案,设计非线性干扰观测器对电机不确定非线性干扰进行观测,运用Lyapunov稳定性定理和Barbalat定理证明了系统的稳定性。采用一种改进的自适应粒子群算法在约束域中对控制器参数进行优化整定,仿真结果表明了所提方法的有效性。     

基于切换系统理论的伺服转台摩擦建模与补偿

为了降低非线性摩擦因素对伺服转台的影响,提高系统的跟踪性能,本文提出了一种基于切换理论的伺服转台摩擦建模和补偿方法。该模型用LuGre摩擦模型和Stribeck摩擦模型分别表征在启动阶段和平稳运行工况下转台内部的摩擦特性。首先采用遗传算法分别辨识模型动静态参数,然后以转台速度和刚鬃形变的程度作为切换条件,基于切换系统理论获得的摩擦模型,最后在原有PID控制的基础上结合摩擦补偿,实现基于切换摩擦模型的复合控制。未加入补偿时的动态跟踪误差平均值约为0.01425 rad/s,而加上补偿之后速度跟踪误差平均值降低为0.00192 rad/s,对补偿前后的跟踪数据进行残差分析的结果也证明了该模型的有效性。实验结果表明该切换摩擦模型能直观、精确地描述伺服转台的摩擦特性,基于该摩擦模型的反馈补偿能减小系统的跟踪误差,提高系统的跟踪性能。     

基于七阶EKF的永磁直线伺服系统变质量估计和扰动补偿

永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统易受摩擦力和推力波动等外部扰动的影响,为保证系统按照期望轨迹运动,需要对这些扰动进行补偿,而且系统质量信息的准确性对扰动补偿能力有很大影响。针对这一问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的变质量估计和扰动补偿方法。首先,建立与电机位置有关的扰动模型,作为扰动补偿器。然后,采用七阶EKF计算电机初始位置、估计质量的变化并反映到扰动补偿器中,同时通过自适应律整定扰动模型系数确保扰动模型与实际扰动保持同步,实现对系统的变质量估计和扰动补偿。实验结果证明了所提控制方案的有效性与可行性,明显提高了系统的位置跟踪性能和抗扰性能。     

一种具有时变观测器增益的摩擦补偿方法

为有效抑制摩擦扰动对光电平台性能的影响,针对环架轴系间的摩擦由LuGre模型描述的情况,设计自适应摩擦补偿控制器.提出一种采用具有时变增益摩擦状态观测器的摩擦补偿方法,通过类李雅普诺夫分析证明整个闭环系统跟踪误差的渐近收敛性.仿真结果表明,通过对时变增益函数中设计参数的适当选择,相比采用具有常数增益的观测器,系统的角速...     

基于自适应摩擦补偿的复合非线性轨迹跟踪控制

伺服系统中存在的非线性摩擦环节,往往会使系统的性能受到影响。针对电机伺服系统,设计了一个复合非线性轨迹跟踪控制器,并通过降阶扩展状态观测器对未测量的速度和未知扰动进行估计。为了消除摩擦力带来的不良影响,在轨迹跟踪控制的基础上,加入了自适应摩擦补偿环节。先通过MATLAB进行了仿真分析,后将该方案应用于直流电机伺服系统进行试验验证。仿真与试验结果表明,该自适应补偿方案能有效抑制摩擦产生的不利影响,实现被控系统对目标轨迹快速准确的跟踪。     

Performance improvement of repetitive controlled PWM inverters: A phase‐lead compensation solution

The compensation of the phase lag plays an important role in the improvement of convergence rate, tracking accuracy, and robustness of repetitive controller. However, it is often difficult to compensate the system phase lag exactly due to variation of the load and unknown disturbances. An alternative way is to provide a simple but effective phase compensation to compensate the phase lag in a frequency band that contains the major tracking error components. With this motivation, a repetitive control scheme with a linear phase‐lead compensator is proposed and applied to the control of constant‐voltage constant‐frequency pulse‐width modulated DC–AC inverters. Detailed analysis of phase compensation on system stability is provided, and conditions for the design of phase compensation are derived. The experimental results under different loads and load changes show that the proposed scheme can achieve high tracking accuracy, low total harmonic distortion, and fast dynamic response. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于神经网络补偿的机器人力／位置控制

考虑摩擦及外界干扰的情况下,针对具有不确定性的机器人系统,提出了一种新的基于神经网络补偿的智能力／位置控制方案。该控制器通过神经网络补偿机器人模型的未建模动力学部分等非参数不确定性带来的影响,NN的输出信号加在参考输入上而不是在关节力矩或控制输入上,同时在力控制回路采用灰色预测模糊调节,以提高系统的动态性能和稳态精度。仿真研究表明所设计的控制器具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。     

基于摩擦补偿的伺服转台自抗扰控制策略研究

摩擦非线性扰动是影响伺服跟踪系统控制性能的主要因素之一。为提高转台伺服系统的跟踪性能,提出了一种基于Elastoplastic摩擦模型的改进自抗扰控制方法。首先,建立了转台伺服系统的状态空间模型;其次,采用Elastoplastic摩擦模型描述系统中的非线性摩擦扰动,并用遗传算法辨识了模型参数;最后,基于辨识获得的Elastoplastic摩擦模型,将位置误差和速度误差作为不同的参数分别应用到扩张状态观测器,设计了一种改进型自抗扰控制器。未引入摩擦补偿时的速度跟踪误差平均值约为0.0024 rad/s,而加入补偿后的速度跟踪误差平均值减少为0.00147 rad/s。仿真和实验结果表明,本文提出的控制方案能够提高转台伺服系统的跟踪性能,验证了所提出控制方法的有效性和鲁棒性。     

基于摩擦和扰动补偿的永磁直线同步电机滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的位置跟踪精度易受摩擦力、负载扰动等不确定性因素影响的问题,采用基于摩擦和扰动补偿的非奇异快速终端滑模控制（NFTSMC）方法来设计位置控制器。首先,建立含有Stribeck摩擦模型的PMLSM动态模型,使用自然选择粒子群算法对摩擦模型进行离线参数辨识;其次采用NFTSMC方法来确保系统状态快速收敛,避免奇异问题,利用辨识的摩擦模型进行补偿;最后采用滑模观测器对总不确定因素进行观测和补偿,削弱了抖振现象。仿真验证了所采用的控制策略提高了位置跟踪精度,同时具有快速收敛性和较强的抗扰性。     

基于 GMS 摩擦力补偿和干扰观测器的高精度速度控制

为了降低机械轴系摩擦力扰动对于伺服控制器在低速运动控制精度的影响,进一步提高传统伺服控制器对于稳定平 台的控制能力,提出了一种基于广义 Maxwell 滑动(generalized Maxwell-slip,GMS) 摩擦力模型前馈和干扰观测器的高精度 摩擦力补偿方案。首先在传统控制基础上引入GMS 摩擦模型前馈补偿对摩擦扰动进行初步的补偿;然后,通过加入干扰观 测器,对残余扰动及其他扰动进行第2次的抑制。利用实物平台对控制方法的低速运动性能进行了测试,对比设计的控制算 法和传统 PI 控制器的控制结果,验证提出的控制策略抑制摩擦扰动的效果。结果表明,基于 GMS 摩擦力前馈和干扰观测器 的控制方案有效的补偿了摩擦非线性、模型不确定性等因素对于控制系统的影响。新方法可将稳定平台低速运动时的控制 误差降低到0.015°/s, 在实际工程中具有较高的应用价值。