飞行模拟转台非线性干扰观测器反步滑模控制器设计

本文针对考虑不确定性的飞行模拟转台伺服系统,提出了一种基于非线性干扰观测器的反步全局滑模补偿控制方法。该方法采用反步控制方法设计转速期望虚拟控制,然后利用非线性干扰观测器观测系统不确定干扰,进而对引入非线性干扰观测器的系统设计自适应全局滑模控制器,实现了飞行模拟转台伺服系统期望转角信号的鲁棒跟踪控制,仿真结果表明,该方法控制效果良好,具有很好的工程应用价值。     

一种新的高精度数控3轴飞行模拟转台

介绍一种新研制的高精度数控电动３轴飞行模拟转台的机械结构设计特点和控制系统特点。中详细阐述了随动系统常用的力矩电机、测速机、光电编码器及计算机等关键元器件的选取。讨论了关键元器件与系统指标的关系，机械结构与系统指标的关系，最后介绍了转台系统所达到的性能指标。     

基于滑模观测器的PMSM控制系统研究

针对永磁同步电动机（PMSM）的特点,选用鲁棒性好、控制算法简单、易于工程实现的滑模观测器方法对电动机转子位置和速度进行估计。结合PMSM的数学模型与矢量控制理论,建立基于MATLAB/Simulink的无传感器PMSM矢量控制系统的仿真模型,并进行系统性能仿真分析,仿真结果验证了基于滑模观测器的无传感器控制方法的正确性与可行性。     

基于观测器的非线性系统神经网络鲁棒控制

提出一类不依赖于模型的状态观测器，通过分析其根轨迹和极点要求配置合适的参数，该观测器本身是一个能提取高阶微分的高阶微分器．基于Lyapunov稳定性理论设计了使闭环系统渐近稳定，对模型变化和扰动具有鲁棒性的神经网络自适应控制器．该控制器不仅考虑了闭环系统的输出和设定输入误差的微分，而且考虑了误差的高阶微分，从而提高了控制品质．最后通过仿真例子验证了所提出理论的正确性．     

基于滑模控制的伺服系统的建模与仿真

采用Stribeck摩擦模型,对转台伺服系统进行建模并设计了相应的滑模控制器,并对其控制效果进行了仿真分析.首先,确定了滑模控制器的切换函数,然后求解出其控制函数,设计了采用滑模控制的伺服系统控制方案,最后,根据仿真结果,分析了采用PD控制和滑模控制的控制效果异同.实验结果表明,采用滑模控制能够克服系统的不确定性,对干扰和未建模动态具有很强的鲁棒性,消除了系统的高频抖振,提高了跟踪精度,尤其是对非线性系统具有良好的控制效果,采用滑模控制的伺服系统可以有效地抑制摩擦带来的不良影响.     

低速飞行模拟转台变结构控制设计

针对飞行模拟转台在低速运行时的控制问题进行研究。由于摩擦力矩对飞行模拟转台在低速运行的影响较大,为了使转台在低速运行时具有精确的跟踪能力,采用变结构控制方法设计了控制器,并利用干扰观测器对摩擦力矩进行估计,从而在不增加系统硬件设备及改变转台结构的情况下对摩擦力矩进行补偿。仿真表明,该方法可以使飞行模拟转台在低速情况下具有良好的跟踪能力,干扰观测器可以准确地对摩擦力矩进行估计,并有效地补偿了摩擦力矩的影响,验证了该方法的有效性。     

基于神经网络补偿的转台伺服系统控制研究

针对飞行仿真转台伺服系统中存在的非线性摩擦干扰进行了研究,采用一种基于RBF神经网络进行误差补偿的在线自适应控制策略。在基于逆动力学的计算力矩控制方法的基础上,利用RBF神经网络的万能逼近特性在线辨识模型误差,从而对系统进行补偿,其权值自适应律根据Lyapunov稳定性理论推导,保证了系统跟踪误差的收敛及稳定,仿真结果表明该控制策略可使位置MAE指标从0.0087m提高到0.0016m,使位置MSE指标从1.0128e-4m提高到3.3002e-6m,具有较高的鲁棒性和稳态控制精度。最后分别从隐层节点数及节点中心学习算法的变化两方面提出两种改进方案,仿真结果表明隐层节点数的增加可以进一步减小位置误差,而采用K-means均值聚类算法解决了神经网络节点中心按经验选取或试凑的困难。     

基于神经网络干扰观测器的动态逆飞行控制

对新一代歼击机提出了基于神经网络干扰观测器的动态逆飞行控制器设计方案.首先采用RBF神经网络设计干扰观测器,使其输出能够逼近动态逆误差;然后基于干扰观测器的输出设计动态逆飞行控制系统,该系统能克服动态逆误差对飞行控制带来的不利影响;最后将所设计的飞行控制系统用于新一代歼击机的机动飞行仿真,仿真结果表明该飞行控制系统是有效的.     

基于模糊神经网络的飞行仿真转台控制

针对飞行仿真转台系统的非线性问题,提出了基于模糊神经网络的自适应控制方法,并且提出了新的推理算法,该控制方法结合了神经网络和模糊推理的优点,可以更合理地选择初始权值,既可提高神经网络的学习过程又可在线寻优模糊规则,通过实验表明该控制方法可以明显提高控制系统的跟踪性能,并且具有很强的对外干扰和非线性因素的鲁棒性。     

转台伺服系统滑模变结构控制器的设计与仿真研究

摩擦阻力是转台伺服系统低速运行状态下主要的非线性干扰，该文在介绍了非线性摩擦环节的动态，静态模型及其对转台伺服系统性能的影响的基础上，设计了一个补偿摩擦的滑模变结构控制器，在转台伺服系统的输入加入一个滑模变结构控制器，来补偿非线性摩擦带来的影响，保证了系统的鲁棒性能，仿真结果表明，效果良好。     

基于自适应模糊PID控制的太阳光跟踪伺服系统

针对太阳光跟踪伺服系统中传统PID控制过程中的一些问题,通过对自适应模糊PID控制系统的分析,设计了一种双轴跟踪伺服系统自适应模糊PID控制器,同时在Simulink环境中建立了方位角跟踪传动机构仿真模型并完成了仿真。仿真结果表明,太阳光跟踪伺服系统自适应模糊PID控制器较传统PID控制器具有较强的稳定性、适应性与鲁棒性,在太阳光跟踪伺服系统控制领域具有重要的实用价值与应用空间。     

基于滑模观测器的直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制

在许多高速、高精的直线伺服系统中,要求能实现对速度的快速精确跟踪,但其模型的非线性和变量间的耦合给控制带来难度.对高速、高精速度跟踪控制中,电流和速度的变化过程在时间尺度上相对接近,不能简单地采用磁场定向矢量控制方法实现静态解耦,否则电流和速度间的非线性耦合将破坏速度跟踪品质.采用状态反馈线性化方法来实现永磁直线同步电动机(PMLSM)模型的精确线性化和动态解耦.利用非线性坐标变换和非线性反馈将系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.通过扩展滑模观测器来实现对所需要的动子速度、加速度和负载扰动的鲁棒观测.并利用李雅普诺夫理论对由反馈线性化和滑模观测器构成的非线性闭环系统的稳定性进行了证明.仿真结果表明该方案使PMLSM伺服系统具有良好的鲁棒速度跟踪性能.     

光电轴角编码器在飞行仿真伺服系统中的应用

介绍了一种将光电轴角编码器用于飞行仿真伺服系统设计的新方案,并给出了系统的实现方法。阐述了光电轴角编码器的编码解算原理,研究设计了一种四倍频判向调理电路,飞行仿真伺服控制系统整体结构采用三闭环控制。实验测试结果表明:设计的光电轴角编码器及其四倍频判向调理方案的伺服系统具有控制精度高、稳定性好、鲁棒性强等优点。     

基于SMC的飞机仿真器航道罗盘伺服系统研究

建立了飞机仿真器航道罗盘伺服系统数学模型,选择直流电动机作为系统的执行元件,采用滑模控制（SMC）设计位置环控制器,重点讨论了控制参数的选取。仿真和实验结果表明,与直接采用LQR方法设计的控制器相比,结合变结构控制选取的控制器具有较强的鲁棒性能,能够满足系统的快速定位要求。     

基于模糊理论的数控伺服系统仿真研究

在数控伺服系统中,当系统参数发生变化或者受到外界干扰时,采用PID控制容易导致过大的超调甚至引起震荡,从而使系统的动静态性能变差。本文提出一种模糊PID控制器,它结合了PID控制和模糊控制的优点,具有较好的自适应和抗干扰能力。以本研究所研制的数控高速铣齿机Z轴位置伺服系统为研究对象,在Matlab中分别采用PID和模糊PID控制进行仿真。结果表明,模糊PID控制器具有较强的鲁棒性和抗干扰能力,更能满足数控伺服系统的性能要求。     

多自由度伺服系统的非线性解耦控制

多自由度伺服系统各轴之间存在的非线性耦合,是影响系统控制性能的一个重要因素,为了提高系统控制性能,本文研究了多自由度伺服系统的解耦控制．首先建立了多自由度伺服系统的一般化耦合数学模型;然后根据Singh法求出逆系统;最后结合期望的标称线性传递函数,算出解耦控制规律．本算法避开微分几何理论,直接对矩阵进行运算,易于理解．文章给出了应用此方法对3轴仿真转台进行解耦控制的例子．     

飞行仿真转台伺服系统滑模控制器设计

针对转台位置伺服系统中存在的非线性摩擦环节．设计一种补偿摩擦的滑模控制器。该控制器把摩擦作为系统的有界扰动，利用滑模控制，在仅知道摩擦力矩上界的情况下，对摩擦进行补偿。仿真结果表明，该控制器有效地抑制摩擦力矩的影响，实现高精度的位置跟踪，鲁棒性强。     

基于MATLAB的飞行控制实时仿真系统研究

本文在介绍飞行控制系统仿真实验平台研制基础上,重点讨论其核心部分实时仿真系统的分析与设计。考虑到实时仿真系统要求高可靠性、高稳定性、高实时性,本文选用MATLAB为工具,完成对实时仿真系统各个模块的分析与设计。最后通过实时仿真系统独立试验以及整个仿真实验平台的联合试验,证明此实时仿真系统满足飞行控制系统半实物仿真实验平台的要求,效果良好。     

Stability analysis of a control system with nonlinear input uncertainty based on disturbance observer

In disturbance observer (DO)‐based control, control input attenuates a disturbance using observer output. Thus, the input may not achieve the attenuation if the input term includes uncertainty. Therefore, in order to correctly suppress the disturbance, it is essential to consider the uncertainty existing in the input term, and thus this article focuses on a nonlinear uncertainty in the input term. This article analyzes the stability and robustness of a DO‐based nonlinear control system with both the disturbance and the input uncertainty. We address the case that the disturbance and the uncertainty depend on time and states of a controlled system. The disturbance and the uncertainty are gathered in an integrated disturbance, and the integrated disturbance depends on many variables: the states, the control input, and the time. Therefore, a norm estimations for the disturbance and a time variation of the disturbance is difficult without knowledge of the state trajectory. Hence, a slope‐restriction for the disturbance is used for the stability analysis. Based on the mathematical analysis, we show input‐to‐state stability conditions due to extend the application class of the DO‐based controller to a control system with the disturbance and the nonlinear input uncertainty. The analytical results are verified by numerical simulations.     

一种苹果采摘机器人关节伺服控制系统设计及仿真

当前,苹果采摘机器人大多选用工业机械臂,关节控制采用电机加减速装置来提高控制精度、增大驱动力矩,这无疑会增加系统的复杂性、成本以及降低系统控制性能;为改善这种情况,给出一种基于直流力矩电动机加谐波减速器的苹果采摘机器人关节控制方案,系统可大大减小驱动机构体积,提高系统刚性,实现低速稳定的精准控制;MATLAB环境下仿真结果表明,在0.5°和60°的阶跃给定下,系统超调量和稳态误差均为0;在幅值为5°,频率为3.14rad/s正弦信号输入下,系统输出能够完全跟随输入;系统控制精度达到了苹果采摘要求,为后续简化采摘机器人机械臂结构、甚至实现直接驱动提供了有力的理论支持。