双连杆柔性臂轨迹跟踪控制

研究了在垂直平面内双连杆柔性机械臂的轨迹跟踪控制问题。基于假设模态法，导出了双连杆柔性机械臂系统的动力学方程，给出了轨迹跟踪控制的补偿控制方法。设计了以微机为核心的柔性臂系统实验台。最后，通过实验台对提出的控制方法进行了实验研究。     

一种电子凸轮轨迹跟踪控制方法

以电子凸轮为研究对象,提出一种轨迹跟踪控制方法。阐述了电子凸轮运动规律,在此基础上基于3次非均匀B样条曲线给出了一种凸轮曲线设计方法。为提高凸轮轨迹跟踪精度,设计了模糊滑模迭代控制器。迭代学习控制算法可用于实现目标轨迹的跟踪;模糊控制和滑模控制则可以提高电子凸轮的收敛速度与鲁棒性。滑模控制器处理轨迹偏差及其变化率;模糊控制器对滑模输出进行模糊化和解模糊化处理;通过实时控制调节迭代学习控制器的增量得到理想的轨迹跟踪效果。针对基于伺服电机的电子凸轮,控制系统给出了具体硬件架构。通过实验验证表明,模糊滑模迭代控制算法能够满足电子凸轮对轨迹跟踪精度与鲁棒性的要求,电子凸轮能够有效取代传统的机械凸轮机构。     

基于终端滑模控制的移动机器人轨迹跟踪

针对移动机器人受到外部不规则扰动时易出现速度和位姿误差跳变的问题,提出了一种基于扰动观测器的动态终端滑模控制方法。结合运动学模型,利用李雅普诺夫法设计虚拟控制器,进一步设计非奇异动态终端滑模轨迹跟踪控制器。为减小外部扰动对系统的影响,设计非线性扰动观测器对控制器进行扰动补偿。最后,将本文所提方法与自适应滑模控制方法进行仿真比较。结果显示,在第15 s扰动发生阶跃变化时,自适应滑模控制方法的线速度和角速度分别发生1.4 m/s和1.24 rad/s的跳变,而本文所提方法速度跳变幅度小于自适应滑模控制方法的1/10。仿真结果表明,本文所提方法可有效地抑制扰动对系统的影响,减小移动机器人速度和位姿误差的跳变幅度。     

基于自适应迭代学习的机械手轨迹跟踪控制研究

针对具有初始误差的机械手轨迹跟踪控制问题,设计了一种带初态学习的模糊自适应迭代学习控制策略。控制策略中引入了初态学习控制律,放宽了系统初始状态严格重复的限制,利用Lyapunov函数对系统进行收敛性分析,克服了系统全局Lipschitz连续条件的约束,同时设计了模糊控制器对增益以及自适应律参数进行整定,最后将算法应用到机械手控制中,通过与传统自适应迭代学习控制对比,前者收敛速度和精度明显提高,验证了控制策略的有效性。     

轨迹跟踪伺服系统的鲁棒复合控制

针对控制输入饱和受限且带有未知扰动的电机伺服系统,提出一种实现曲线轨迹准确跟踪的鲁棒复合控制方案。该方案引入一个参考信号生成器和一个扩展状态观测器,其中参考信号生成器可根据目标轨迹信号构造出对应的状态量,扩展状态观测器用于对系统的状态量和扰动进行估计,采用反馈与前馈相结合构成最终的控制律。利用Lyapunov理论对闭环系统的稳定性进行了严格分析。在MATLAB中进行了仿真研究,随后在一个DSP控制的永磁直线电机二维伺服平台进行了试验验证。结果表明:所提的控制方案能在轨迹跟踪任务中取得优越的瞬态性能和稳态准确性,而且对目标轨迹和扰动的幅值差异具有较好的鲁棒性。     

一种改善电力系统暂态性能的轨迹跟踪控制策略

提出了一种新型轨迹跟踪控制策略,可有效改善受扰后系统的功角暂态性能并保证控制系统最终渐近稳定。该控制策略的核心思想是根据系统当前运行点与网络拓扑的信息,设计合适的参考轨迹并驱动系统沿着该轨迹运动,从而使得受扰动后的系统以较小摆幅快速收敛于一个合理的稳定运行点。建立了具备三角形结构形式的标准动力学模型,通过引入新的附加阻尼项和轨迹初始化条件,逆推设计实现了轨迹跟踪偏差量的消除和各相关因素间的解耦,并获得了控制规律。文中控制规律推导不依赖于具体的控制对象及建模详细程度,可在统一设计过程中实现控制器性能协调与参数的优化,在复杂的互联大系统下具有优势。在MATLAB环境下对4机2区域互联系统进行了大量仿真,相关仿真结果验证了该策略的有效性。     

一种柔性倒闸调节器的控制方法

针对电力系统中操作复杂、效率低下和存在安全隐患等倒闸操作问题,设计出一种带负荷的电力系统柔性倒闸调节器。该装置主要是调节两个独立分列运行的配电母线电压,使两母线间产生逐渐变化的潮流,最终实现两母线电压趋向相等实现并列运行。设计了柔性倒闸装置的数学模型及拓扑结构,运用abc-dq变换进行前馈解耦的电流内环控制和PI调节的电压外环控制。通过Matlab/Simulink仿真验证了控制策略的快速性及准确性,能够保证用户用电可靠性及提高倒闸操作效率。     

基于模糊控制的模型车轨迹跟踪系统设计

针对模型车的响应速度和控制精度的要求,设计实现了以摄像头视觉为导向,以嵌入式控制技术为基础的三轮式引导小车轨迹跟踪系统。通过建立小车动态运动模型,推算出了小车运行过程中距离偏差和角度偏差与驱动轮速度之间的关系;设计了模糊控制方法对偏差进行调节,并利用MATLAB对控制系统进行仿真实现,系统能够快速稳定地纠正偏差。最后在现场试运行中轨迹跟踪性能良好,达到了精确控制的性能要求。     

一种机器人轨迹跟踪的单输入模糊控制

提出一种利用复合结构终端滑模面作为输入的单输入模糊控制器设计方法,将这种控制方法应用于机器人跟踪控制系统,取得了满意的跟踪效果.模糊控制器中只有唯一的输入,因此,模糊控制规则数比普通模糊控制器大大减少,这样就使得模糊控制器的设计和调节更简单、更方便.同时这种模糊控制器由于具有准滑动模态的性质,体现出较好的鲁棒性,适合于机器人这种高度非线性的复杂控制系统.     

一种磁链轨迹跟踪的PWM方法及其特性分析

提出一种基于磁链轨迹跟踪策略的电动机变频调速方法。该方法不通过空间电压矢量的合成,而直接通过实际磁链矢量来跟踪基准磁链圆轨迹,再由跟踪的结果决定逆变器的开关状态模式,从而实现对脉冲宽度调制(PWM)波的调制输出。对该方法的基本原理进行推导,给出具体的控制策略,并对其产生的PWM波形特性进行系统分析。仿真及物理实验结果表明,该方法幅度调制比可达到1,电压利用率与空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法相同,比正弦波脉宽调制(SPWM)提高15.47%;同时验证了其跟踪误差上限的存在性,为进一步分析该方法精确度提供了定量依据。该方法为变频调速的底层实现提供了另一种可行的途径。     

具备干扰抑制能力的柔性多状态开关直流电压控制策略

为抑制系统干扰对柔性多状态开关(flexiblemulti-stateswitch,FMSS)直流电压的影响,提出了一种基于改进型线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的FMSS直流电压控制策略。首先,根据直流电压动态方程和系统变量间的非线性关系设计了直流电压控制外环;然后,采用将干扰观测值前馈的干扰抑制方案,通过选取新的误差函数和状态变量提出了一种用于干扰观测的改进型LESO;最后,根据直流电压响应函数设计了干扰前馈环节。仿真结果表明,在干扰下FMSS直流电压波动比采用经典LESO时减小50%,同时直流电压恢复稳定的时间缩短13%,端口输出有功超调减小42%。因此所提策略能够有效抑制系统干扰对FMSS直流电压的影响。     

基于ZPETC和DOB的永磁直线同步电机的鲁棒跟踪控制

针对高精度永磁直线同步电机直接驱动伺服系统，提出了一种将零相位误差跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器(DOB)相结合的鲁棒跟踪控制策略，以提高系统的跟踪性能和鲁棒性能。ZPETC作为前馈跟踪控制器，保证了快速性，使系统实现准确跟踪；基于DOB的鲁棒反馈控制器补偿了外部扰动、未建模动态、系统参数变化和机械非线性等，保证了系统的强鲁棒性。仿真结果表明，所提出的控制方案在保证系统实现完好跟踪的同时，又具有较强的鲁棒性，从而改善了数控机床进给系统的定位精度，进而提高了轮廓加工精度。     

一种平台运动误差纠正复合双环控制方法

对于非线性系统提出一种新型双环复合控制方法,一是利用干扰观测器实时观测外部扰动,进而引入补偿消除外部扰动,二是引入速度观测器观测出电机的速度作为速度环上的反馈信号,降低了测量带来的高频干扰;其次,证明了干扰观测器和速度观测器能有效提高系统的稳定性;最后,对于一个实际系统进行单独加入干扰观测器、速度观测器和同时加入二者进行实验仿真,结果表明,在控制系统中同时使用二者能有效提高系统的性能.     

全方位移动平台模糊滑模轨迹跟踪控制

以麦克纳姆(Mecanum)轮型全方位移动平台为研究对象,建立了运动学和动力学模型。针对全方位轮的滑移和平台的重心偏移等非线性和不确定因素对运动的影响,通过多体动力学软件RecurDyn,构建了包含各种影响因素的虚拟样机模型。采用基于等效控制的模糊滑模控制器,通过模糊切换增益减轻了输出抖振。对比模糊滑模控制和PD控制的仿真结果,表明该方法具有良好的轨迹跟踪效果,为实际全方位移动平台的运动控制提供了有效的研究方法。     

Maximum Power Point Tracking Using Disturbance Observer-Based Sliding Mode Control for Estimation of Solar Array Voltage

Abstract

The output power of solar panel in photovoltaic systems is affected by changes in environmental and load conditions. Most currently developed MPPT control algorithms require measurements of panel output voltage, output current, and converter output voltage. In this paper, a new scheme that can cater to uncertainties in the environmental and load condition, is developed using a disturbance observer-based sliding mode control (DOSMC). The proposed DOSMC scheme obviates the need of using a panel output voltage sensor. The proposed scheme does not use a discontinuous control, thereby overcoming the problems of chatter normally associated with the conventional sliding mode control (SMC). The stability is proven in the sense of ultimate boundedness. The proposed scheme is validated by extensive simulation and laboratory experimentation under various scenarios of irradiation, temperature, and load conditions and compared with two existing popular schemes.     

电动汽车调速系统加速度变结构鲁棒控制

针对电动汽车调速系统负载转矩的未知时变特性,设计了一种扰动观测器对负载转矩扰动进行观测及补偿。在此基础上,设计了滑模变结构控制器对预定的速度及加速度曲线进行跟踪控制,并利用其对扰动不敏感特性来抑制各种干扰的影响,以提高系统的鲁棒性和控制性能。仿真试验表明,所设计的控制器具有较高的速度、加速度跟踪精度和较好的动态性能,且对负载变化、参数摄动等内外扰动的鲁棒性较好,满足电动汽车调速系统的控制要求。     

柔性负荷控制及模型研究综述

随着可再生能源的大规模接入和城市中心高峰负荷逐年增长,系统平衡资源需求激增。在常规电源被大规模替代,发电侧调节能力受限的同时,柔性负荷在电网中占据比例逐渐上升,其响应快、经济性高等运行特性增加了电网的调控手段,对系统的调峰调频、平衡新能源波动以及提供辅助服务等方面有重要作用。重点关注柔性负荷的建模方法,对近年来国内外在柔性负荷的物理模型、响应模型和聚合模型等方面的研究成果进行了综述。并结合国内柔性负荷发展和研究情况,对柔性负荷的控制提出几点设想。