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。     

位置伺服系统的闭环离散学习控制

针对位置伺服系统的干摩擦,齿轮间隙等非线性影响,提出了一种闭环离散学习控制方法,给出了该方法的控制结构及收敛性条件,将该方法应用于一种双拇指型机械手的单关节位置控制,设计了基于８０９８单片机的机械手位置伺服系统闭环离散学习控制器。实验结果表明,在经过数次迭代学习后,闭环离散学习控制可使位置伺服系统达到良好的控制性能。     

X-Y数控工作台的摩擦补偿控制

X-Y工作台是数控机床的关键功能部件,其定位精度和跟踪精度直接影响零件的加工精度和表面质量。针对非线性摩擦对工作台运动性能的影响,基于分段连续系统理论,提出了一种递归控制算法并对算法的收敛性进行了分析,该方法无需进行系统参数辨识和摩擦模型辨识,仅需通过位置测量信息即可实现对工作台的高精度控制。实验结果表明,所设计的递归控制算法能够有效补偿伺服系统中的非线性摩擦,实现了X-Y数控工作台的高精度控制。     

机电伺服系统非线性摩擦自适应补偿的研究

非线性摩擦是影响机电伺服系统控制性能的主要因素,尤其是在低速、速度换向等情况下,它往往会造成系统的跟踪误差、极限环等不良反应。在分析摩擦形成机理与特性的基础上,介绍了LuGre摩擦模型,通过李雅普诺夫稳定性分析方法,设计了基于LuGre模型的非线性摩擦自适应补偿算法,在线辨识出摩擦模型参数,构造一个双闭环状态观测器来估计摩擦状态变量,降低了由于非线性摩擦给机电伺服系统带来的不良影响。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。     

基于状态观测器的直流伺服系统摩擦补偿

针对直流伺服系统中非线性摩擦干扰问题,提出了一种基于状态观测器的滑模变结构控制补偿方法,并给出了稳定性证明.对动态摩擦模型中的不可测状态变量设计了一闭环状态观测器,对动态摩擦力矩进行实时估计.在此基础上,对滑模变结构控制器增益通过RBF(Radial Basis Function)网络进行自适应控制,削弱系统抖振.仿真结果表明滑模-RBF网络控制可对非线性摩擦干扰进行有效的补偿,系统的动态、静态性能得到改善.     

双电机驱动伺服系统神经网络控制器的设计

针对存在未知齿隙和摩擦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,设计了基于三角级数多项式扩展的函数链神经网络（FLNN）在线辨识未知的齿隙和摩擦非线性,利用Backstepping方法设计了神经网络控制器,得到了同时使系统跟踪误差、驱动子系统间同步误差及网络权值的一致有界权值调整策略。仿真表明,所提出的控制策略是有效的。     

基于反步控制的PMSM转速跟踪研究

针对永磁同步电机(PMSM)数学模型中的非线性耦合,采用反步设计方法设计一个非线性控制器。该控制器能使伺服系统的转速、电流能够完全跟踪给定而不受非线性因素的影响。然后,利用Lyapunov稳定性理论和Barbalat引理证明了反步控制器的稳定性。最后,根据所设计的控制器搭建实验平台,实验结果显示伺服系统的转速和电流具有很好的跟踪性能和抗干扰性能。     

PMSM位置伺服系统的鲁棒复合非线性控制

为实现永磁同步电机伺服系统的快速与准确位置控制,提出一种鲁棒复合非线性控制方案。控制方案中包含线性反馈、非线性反馈和扰动补偿3部分,其中线性反馈可实现快速响应,非线性反馈用于抑制超调,而扰动补偿机制则采用线性扩展状态观测器对系统不确定性和未知扰动加以估计和补偿,以消除系统稳态误差。针对PMSM位置伺服系统模型,设计了一个参数化控制器,并从理论上分析了闭环稳定性。基于TMS320F2812进行了实验测试,结果表明控制系统可以实现快速、平稳和准确的定点位置控制。这种控制方案可方便地应用于相关的伺服系统。     

基于PSO的Hammerstein模型辨识及其在雷达伺服系统应用

雷达的伺服系统中存在摩擦、死区及齿轮空隙等非线性特性,Hammerstein模型可以对其进行描述。基于PSO算法对Hammerstein非线性模型进行参数辨识,在此过程中提出RLS-PSO算法,并将该算法应用于雷达伺服系统的建模。试验结果表明,该模型可以有效描述雷达伺服系统,为实现精确非线性控制奠定基础。     

基于IGA优化的非线性PID控制在交流伺服系统中的应用

根据交流伺服系统高性能的要求,设计了一种基于免疫遗传算法(IGA)优化的非线性PID控制器的交流伺服系统.实验结果表明:该控制方法响应快、鲁棒性强,系统具有较好的动、静态性能和抗干扰能力.     

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。     

Controller order reduction for robust control of parallel operating dc/dc converters

 A useful straightforward controller order reduction procedure for multivariable robust control is presented. Reduced controllers regarding robust stability criterion and robust performance criterion are developed. Weighted Balanced Truncation is used as the concept for the real reduction work. The procedure is applied to Loop Shaping Design Procedure, Internal Model Control and Decentralized robust controllers of parallel operating dc/dc converters. Uncertainty robustness and performance of the closed-loop systems with reduced controllers are investigated. The reduction procedure efficiently decreases high controller orders, from which robust theory suffers, preserving at the same time closed-loop robust stability and robust performance at a desired level.     

Hierarchical fusion robust Kalman filter for clustering sensor network time‐varying systems with uncertain noise variances

For the clustering time‐varying sensor network systems with uncertain noise variances, according to the minimax robust estimation principle, based on the worst‐case conservative system with conservative upper bounds of noise variances, applying the optimal Kalman filtering, the two‐level hierarchical fusion time‐varying robust Kalman filter is presented, where the first‐level fusers consist of the local decentralized robust fusers for the clusters, and the second‐level fuser is a global decentralized robust fuser for the cluster heads. It can reduce the communication load and save energy resources of sensors. Its robustness is proved by the proposed Lyapunov equation method. The concept of robust accuracy is presented, and the robust accuracy relations of the local, decentralized, and centralized fused robust Kalman filters are proved. Specially, the corresponding steady‐state robust local and fused Kalman filters are also presented, and the convergence in a realization between the time‐varying and steady‐state robust Kalman filters is proved by the dynamic error system analysis method. A simulation example shows correctness and effectiveness. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

采用抗差扩展卡尔曼滤波器的感应电机转速估计方法

扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman fileter,EKF)已广泛应用于无速度传感器矢量控制转速估计。尽管扩展卡尔曼滤波器具有较强的抗干扰能力,但是面对粗差时仍然会出现较大的抖动,影响系统的控制性能。提出了一种基于抗差扩展卡尔曼滤波器的转速估计方法,分析了粗差对扩展卡尔曼滤波器估算精度的影响,探讨了在应用于感应电机转速估计时抗差EKF能否同样取得良好的估计精度,以及优于EKF的抗粗差性能。通过仿真与实验,对比了遇到较大外部干扰和估算误差干扰时抗差EKF与EKF的转速误差和磁链变化。仿真与实验结果表明,抗差EKF较EKF而言具有更好的抗粗差性能,可以使系统遇到干扰时更快收敛。     

新能源电网中微电源并网控制策略研究

为了保证分布式发电安全并网运行,提高微电网的稳定性能,研究了微电源逆变器接口的鲁棒控制问题。该研究基于三相并网逆变器系统,建立了三阶数学模型。考虑到系统的动态模型参数的不确定性,基于Lyapunov鲁棒稳定方法设计鲁棒控制器,并将该鲁棒稳定性问题转换为线性矩阵不等式问题,给出保证系统稳定的充分条件。采用线性矩阵不等式的凸优化技术,可求得最小鲁棒性能指标和鲁棒控制器的参数。仿真结果证明了该控制方案的有效性。     

发输电系统鲁棒优化规划研究综述与展望

随着电力系统不确定性增加,应用发输电系统鲁棒优化规划研究抵御不确定性极端场景已成为重要研究方法。首先从是否计及不确定因素概率分布特征角度,将鲁棒优化分为经典鲁棒优化和分布鲁棒优化,梳理了这2类鲁棒优化的数学模型和不确定集合特征。然后将现有的发输电系统经典鲁棒优化和分布鲁棒优化研究分为考虑节点注入功率不确定性、电源容量增长及成本不确定性、输电网络状态不确定性3个方面,提炼了发输电系统鲁棒优化规划的研究框架和局限性。最后展望了发输电系统鲁棒优化规划值得深入研究的问题,为发输电系统鲁棒优化规划后续研究提供思路和方向。     

异步电动机间接磁场定向的二自由度鲁棒控制器

间接磁场定向控制(IFOC)的异步电动机控制系统性能容易受到转子电阻变化和外界扰动的影响,一般的鲁棒控制在兼顾系统鲁棒稳定性和鲁棒性方面有所不足.为了解决这些问题,研究将基于Youla参数化的二自由度控制结构用于异步电动机的间接磁场定向控制,H<,∞>反馈控制器用于保证反馈闭环的鲁棒稳定性和鲁棒性能,设计基于日:优化的前馈控制器来保证系统即使在存在模型误差的情况下,仍具有良好的鲁棒跟踪性.仿真结果表明,所设计的二自由度控制器能够提高系统在参数变化和外界干扰下的性能.     

一种新型的不确定系统鲁棒参数选择方法

针对复杂工业过程中存在的一类不确定系统,提出了一种新的鲁棒参数选择方法。通过分析,将鲁棒参数的选择问题转化成目标优化问题,并引入微粒群优化算法对该优化问题进行求解,获得了相应的鲁棒参数。仿真结果表明,利用此方法得到的鲁棒参数具有良好的鲁棒性和满意的控制效果。     

基于RMM的微网并网逆变器鲁棒补偿器设计

为了提高微电网并网逆变器控制系统的鲁棒性,针对微电网并网逆变器控制系统建模存在模型误差,以及系统工作过程中会受到实时干扰等不确定性因素的影响。通过对实验系统的输入输出信号进行采集,采用鲁棒模型匹配（RMM）的方法,结合典型的鲁棒控制的结构,在同步旋转dq坐标系下控制结构的基础上附加了一个鲁棒补偿器。将白噪声作为等效干扰,分别施加于原有控制结构和附加了鲁棒补偿器的控制结构中进行抗干扰能力仿真。仿真结果表明,附加鲁棒补偿器后,微网逆变器电流控制系统的抗干扰能力得到明显改善。即通过附加鲁棒补偿器的方式来提高系统的鲁棒性是可行的,有效的。     

不确定关联时滞广义大系统的分散鲁棒镇定

为了研究一类不确定性关联时滞广义大系统的分散鲁棒镇定问题,根据广义系统理论,采用线性矩阵不等式方法,研究了不确定性关联时滞广义大系统的鲁棒稳定性和分散鲁棒镇定控制器设计,分别导出了不确定性关联时滞广义大系统的鲁棒稳定和分散鲁棒镇定的充分条件,且都是一组严格的线性矩阵不等式。当条件成立时给出了分散鲁棒反馈控制律的表示式,并用数值实例对所得结果加以仿真,结果表明所得方法是有效的。