直线电机的非参数模型直接自适应预测控制

将基于紧格式线性化的非参数模型直接自适应预测控制方法应用到直线电机速度和位置控制中.控制器的设计是直接基于伪偏导数的估计和预报,而伪偏导数信息则足通过参数估计算法和预报算法利用I/O数据在线导出.仿真演示了该方法对电机这种不确知动态非线性系统的有效性和抗干扰能力.     

二维直线电机的并联型无模型自适应复合控制

针对二维直线电机平台系统的XY轴协同控制问题,将PI与并联型无模型自适应相结合的复合控制方法应用于控制系统.该控制方法通过在每个子系统加入PI控制方法保证其稳定性,再通过并联型的无模型自适应控制方法来提高整个系统的跟踪性能,以减小系统位置误差.基于数据驱动的无模型自适应控制方法设计二维直线电机系统控制器,其优势在于无需...     

一种基于虚拟参考反馈调整的无模型自适应控制

针对无模型自适应控制算法中对伪偏导数估计值信息利用率不高的问题,提出一种新的无模型自适应控制算法.运用虚拟参考反馈调整方法思想,将紧格式线性化后的线性模型与基本无模型自适应控制器构成的闭环系统作为参考模型,再以参考模型的输出与系统期望输出的误差作为控制器的输入,从而将伪偏导数过去时刻的估计值引入到新的控制律中,提高了伪偏导数估计值信息利用率.仿真结果表明改进的无模型自适应控制具有较好的控制性能.     

基于MFAC的矿用皮带机伺服系统仿真研究

通过对现有煤矿皮带机采用的异步电机驱动结构、调速性能进行研究,针对驱动空间大,传动效率低,速度跟踪受系统模型影响较大等问题,提出一种新型的外转子永磁同步电机直驱结构,利用电机的外转子充当滚筒直接驱动皮带,省去了传统的减速机和滚筒装置,具有效率高,成本和维修量低等优势.并首次将无模型自适应控制应用到该系统的双闭环调速控制中,利用系统的输入输出数据在线估计伪偏导数、设计控制器,成功地实现了对电机给定转速的跟踪,从根本上消除了建模动态对控制系统的影响.通过MATLAB仿真,验证了改进控制算法在皮带机调速系统中良好的跟踪性和鲁棒性,与传统的PID控制相比,跟踪误差大大降低,调节时间明显缩短.     

具有未知负载扰动的水井钻机电液伺服系统无模型自适应控制

针对电液伺服系统在水井钻机推进工况下存在的参数不确定以及未知负载扰动突变等非线性因素,提出了基于径向基(RBF)神经网络扰动观测器的无模型自适应控制方法.首先,通过改进的无模型自适应控制动态线性化方法,将被控系统线性化为与输入输出相关的增量形式,并将未知负载扰动合并到一个非线性项中;然后,设计了径向基神经网络扰动观测器对含有未知负载扰动的非线性项进行估计,作为对未知扰动的补偿;最后,设计了时变参数估计律,通过在线调整伪偏导数,给出了电液伺服系统的控制更新律.仿真结果表明,所设计的控制器能够对未知负载扰动突变进行补偿,并能确保跟踪误差有界收敛.     

二维直线电机的无模型高阶滑模解耦控制

针对二维直线电机运动系统存在的非线性、多变量、不确定性以及强耦合作用对控制精度的影响，提出一种无模型高阶滑模解耦控制方法。以紧格式动态线性化无模型控制技术为基础，设计一种数据驱动滑模面并验证滑模面的渐进稳定性；利用高阶滑模控制思想设计高阶滑模控制律，对二维直线电机XY轴进行整体控制，减小位置跟踪误差，并进行稳定性和收敛性证明。采用自适应解耦控制策略，设计离散扩张状态观测器对系统两轴间耦合、未建模动态和未知外部干扰进行估计和补偿，进一步实现系统的解耦。仿真和实物实验结果表明，所提方案能够有效提高二维直线电机的位置控制精度。     

一种无模型自适应积分终端滑模控制方法

针对一类包含扰动的非线性离散时间系统,提出一种新的无模型自适应离散积分终端滑模控制算法.该算法基于紧格式动态线性化数据模型,利用离散积分终端滑模控制算法设计无模型自适应控制器,并采用扰动估计技术估计系统的扰动项,其中动态线性化方法中“伪偏导数”的估计算法仅依赖于被控系统的I/O测量数据.理论分析证明了系统输入输出有界,并通过仿真实验验证了所提算法的有效性.     

基于自适应滑模电流控制算法的仿真研究

针对永磁同步直线电机具有的非线性,扰动敏感的特点,提出基于自适应滑模电流控制算法的滑模控制.通过在电流环引入自适应律,进行在线估计系统内部参数摄动以及模型不确定性扰动,来改善永磁同步直线电机驱动系统中的电流环响应速度、追踪性能,并将正弦饱和函数代替常规sign函数,来削弱系统抖振,提高系统的鲁棒性和稳定性.同时设计二阶扩张观测器预测系统的负载扰动,二阶扩张观测器中利用提出的新型sigfal函数,改善了传统扩张观测器的预测精度和稳定性,然后将预测值前馈到电流环对其进行补偿,来减小滑模控制增益.仿真结果证明,所提出的方法可以提高永磁同步直线电机驱动系统的抗干扰性和动态响应性能.     

双电机驱动伺服系统的反推自适应控制

针对存在未知齿隙等非线性的双电机驱动伺服系统的控制问题,给出了双电机驱动伺服系统的模型,应用反推控制方法,引入虚拟控制量的概念,通过逐步递推选择Lyapunov函数,在不用知道系统内部不确定性参数的前提下,设计了基于状态反馈的自适应控制器,并进行了稳定性分析.通过与常规PID控制的仿真结果比较,表明提出的控制策略提高了系统的位置跟踪性能和鲁棒性.最后在实际系统中进行实验,结果表明所提出的控制策略是有效的.     

含齿隙非线性的双电机驱动伺服系统控制研究——基于反演积分自适应方法

针对存在齿隙非线性的双电机驱动伺服系统的控制问题,给出了双电机驱动伺服系统的模型,应用反演积分自适应控制方法,引入虚拟控制量和位置跟踪误差的积分,确保系统跟踪误差能够渐近稳定地趋于零。通过逐步递推选择Lyapunov函数,设计了基于状态反馈的自适应控制器,并进行了稳定性分析。通过与常规PID控制的仿真结果相比较,表明所提出的控制策略能较好地补偿齿隙非线性的影响,提高了系统的位置跟踪性能和鲁棒性。     

LESO-based Position Synchronization Control for Networked Multi-Axis Servo Systems With Time-Varying Delay

The position synchronization control (PSC) problem is studied for networked multi-axis servo systems (NMASSs) with time-varying delay that is smaller than one sampling period. To improve the control performance of the system, time-varying delays, modeling uncertainties, and external disturbances are first modeled as a lumped disturbance. Then, a linear extended state observer (LESO) is devised to estimate the system state and the lumped disturbance, and a linear feedback controller with disturbance compensation is designed to perform individual-axis tracking control. After that, a cross-coupled control approach is used to further improve synchronization performance. The bounded-input-bounded-output (BIBO) stability of the closed-loop control system is analyzed. Finally, both simulation and experiment are carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed method.      

模糊自适应PID控制器

提出了一种模糊自适应ＰＩＤ（ＦＡＰＩＤ）控制器及其设计方法，并导出了ＦＡＰＩＤ闭环控制系统稳定的充要条件。ＦＡＰＩＤ控制器的设计分为相对独立的两步进行，设计方法简单，便于工程应用。仿真结果表明，与ＰＩＤ控制系统比较，ＦＡＰＩＤ控制系统鲁棒性大为提高，超调量大大减小，动态抗扰能力增强，较好地解决了快速性与小超调之间的矛盾。     

控制幅值受限下定常离散线性系统最小拍控制序列的一种综合方法

控制幅值受限下离散线性系统的最小拍控制问题与连续线性系统的快速控制问题是有很 大差别的,主要是它的非唯一性与非bang-bang性.文中用凸集的支撑超平面等方法研究了 能控域及其边界面的结构特性,给出了求解最小拍最小幅值控制序列综合解的一种计算方法, 该方法计算量较小,有实用价值.     

一类诱导时滞网络控制系统自抗扰控制器设计

针对一类具有网络时滞小于采样周期的网络控制系统提出网络控制的主要问题是网络通信系统模型的不确定性导致控制性能不佳;针对这一问题,采用基于无模型的自抗扰算法,将网络环节和被控对象一同视为控制对象,将网络时滞作为被控对象的不确定性因素,利用扩张状态观测器对不确定性因素进行实时观测估计;Matlab/TrueTime网络控制实验表明:自抗扰控制方法能够有效地减小网络诱导时滞对控制系统的影响。     

多变量系统控制器的参数满意优化设计

为了将满意优化拓展到多变量系统中以解决多变量控制系统线性二次型(LQ)控制器设计中加权系数阵确定难的问题,提出多变量系统满意优化设计方法,通过设计满意度函数,构造出多变量系统的满意优化数学模型,并用改进遗传算法实现二级倒立摆系统LQ控制器满意优化设计.仿真结果显示,系统具有更满意的综合性能指标.证实了该方法的有效性和实用性.本文的研究对多变量系统优化设计具有一定的参考价值.     

Data-driven nonparametric model adaptive precision control for linear servo systems

Nowadays, high-precision motion controls are needed in modern manufacturing industry. A data-driven nonparametric model adaptive control (NMAC) method is proposed in this paper to control the position of a linear servo system. The controller design requires no information about the structure of linear servo system, and it is based on the estimation and forecasting of the pseudo-partial derivatives (PPD) which are estimated according to the voltage input and position output of the linear motor. The characteristics and operational mechanism of the permanent magnet synchronous linear motor (PMSLM) are introduced, and the proposed nonparametric model control strategy has been compared with the classic proportional-integral-derivative (PID) control algorithm. Several real-time experiments on the motion control system incorporating a permanent magnet synchronous linear motor showed that the nonparametric model adaptive control method improved the system’s response to disturbances and its position-tracking precision, even for a nonlinear system with incompletely known dynamic characteristics.     

基于参考模型的扰动观测器控制系统

为了补偿控制系统的未知动态和外部扰动,论文提出一种基于参考模型的扰动观测器控制系统.首先,分析了二阶理想参考模型控制系统的设计,并通过闭环传递函数证明了参考模型控制系统的稳定性.然后,设计了二阶系统扰动观测器和基于参考模型的扰动观测器控制律,分析了二阶闭环控制误差系统收敛性.并推广到n阶控制系统,证明了n阶闭环控制误差...     

Optimal decentralized control of large scale systems

This paper presents a new optimized decentralized controller design method for solving the tracking and disturbance rejection problems for large-scale linear time-invariant systems, using only low-order decentralized controllers. To illustrate the type of results which can be obtained using the new optimized decentralized control design method, the control of a large flexible space structure is studied and compared with the standard centralized LQR-observer controller. The order of the resultant decentralized controller is much smaller than that of the standard centralized LQR-observer controller. The proposed controller also has certain fail-safe properties and, in addition, it can be five orders of magnitude more robust than the standard LQR-observer controller based on their real stability radii. The new decentralized controller design method is applied to a large flexible space structure system with 5 inputs and 5 outputs and of order 24.     

基于误差状态卡尔曼滤波估计的旋翼无人机输入饱和控制

针对GPS（global positioning system）信号缺失环境下无人机自主飞行控制问题,设计了一种基于视觉与IMU（inertial measurement unit）融合的误差状态卡尔曼滤波（ESKF）框架,并在此基础上提出了一种新的输入饱和控制方法以进一步缓解视野约束以及运动模糊问题．不同于传统的扩展卡尔曼滤波（EKF）框架,本文设计的滤波框架是对误差状态进行更新与校正,而不是直接对系统状态进行估计．由于误差状态是小量,并且其线性程度较高,因此相对于系统状态局部线性化而言,误差状态的局部线性化的模型误差更小,进而可以提高状态估计的精度．基于ESKF框架得到的全状态估计,本文提出了一种新的线性与双曲正切混合的饱和函数,进而设计了输入饱和控制器并通过李亚普诺夫函数证明了闭环系统平衡点的渐近稳定性．最后,在旋翼无人机平台上的对比实验结果表明：本文ESKF方法得到的状态估计精度更高．另外,本文所提出的输入饱和控制方法有助于保证视觉特征在视野之内,并且比有界积分控制方法有更好的暂态以及稳态性能．     

Composite nonlinear control with state and measurement feedback for general multivariable systems with input saturation

In this paper, we present a design procedure of composite nonlinear feedback control for general multivariable systems with actuator saturation. We consider both the state feedback case and the measurement feedback case without imposing any restrictive assumption on the given systems. The composite nonlinear feedback control consists of a linear feedback law and a nonlinear feedback law without any switching element. The linear feedback part is designed to yield a closed-loop system with faster rise time, while at the same time not exceeding the actuator limits for the desired command input levels. The nonlinear feedback law is used to reduce overshoot and undershoot caused by the linear part. As such, a highly desired tracking performance with faster settling time and smaller overshoot can be obtained. The result is illustrated by a numerical example, which shows that the proposed design method yields a very satisfactory performance.