柔性关节空间机械臂奇异摄动自抗扰控制仿真研究

针对不同重力环境条件下考虑摩擦、关节刚度非线性与外扰影响的柔性关节空间机械臂的控制问题,提出了一种基于奇异摄动理论的自抗扰控制方法。首先建立了柔性关节空间机械臂在地面重力和空间微重力环境下的动力学模型;然后采用奇异摄动法将系统模型分为快变子系统和慢变子系统,针对快变子系统设计速度反馈控制律来抑制柔性关节的振动,针对慢变子系统设计加入前馈补偿的自抗扰控制器(ADRC)来抵抗系统的内外扰动,并对系统进行了稳定性分析;最后对设计的控制器进行了仿真验证与对比研究。仿真结果表明,采用该方法,在不同重力环境下柔性关节空间机械臂均能实现很好的轨迹跟踪和抖振抑制,且能有效抵抗内外扰动,系统具有鲁棒性。     

附加端子及其对智能机器人类型产品电磁兼容检测的适用性分析

讨论和分析了智能机器人类型产品进行电磁兼容检测的标准适用性问题。结合标准CISPR 14-1给出的限值和测试要求,描述了在电源端子和附加端子上进行传导骚扰测试的测量程序。分析了标准CISPR 14-1中对使用不同电源（供电网络供电,或者电池供电）要求的测试要求。使用某型号智能机器人产品分析了其附加端子的特征,讨论了如何对附加端子进行分类,并提供了对此类产品进行电磁兼容检测的规范流程。     

狭长区域内120m钢筋混凝土烟囱控制爆破拆除

在狭长区域内实施高烟囱定向爆破拆除,必须解决精确定向和落地冲击问题。本文结合峨眉铝业集团120m钢筋混凝土烟囱的爆破拆除,介绍了出灰口、后坐和偏心等几个重要问题的处理,提出了控制定向精度的方法和工艺手段。文中还介绍了爆破缺口参数的计算、震动安全距离的校核以及作者的体会。     

孤石爆破对土体扰动规律的试验研究

土层中存在球状风化花岗岩类孤石时,给盾构法地铁施工带来困难。对于探明位置的此类孤石大多采用爆破进行处理,爆破后会对一定范围的土层产生扰动。采用模型试验的方法,通过检测土体密度、含水率和抗剪强度在爆破前后的变化规律来揭示爆破扰动的范围。结果表明:这些土体物理—力学指标随爆心距呈现波动性变化,压密系数为1.045~1.090,含水率增大量为4%~12%,抗剪强度增大约为6%~19%;粘性土在含水率为21%情况下所产生的扰动最大,扰动最大位置在1倍试件边长处,扰动范围为2倍试件边长。     

A Synthesis of Feedback and Feedforward Control for Process Improvement Under Stationary and Nonstationary Time Series Disturbance Models

Process adjustment strategy is an important part of the process improvement methods. The feedback control technique is used to compensate for the deviation of the output, and it has been intensively investigated. For continuous improvement and proactive strategies, feedback control has a delay and thus is not the ideal solution. In this article, motivated by a realistic manufacturing example, we propose the periodic shift disturbance models and investigate the feedforward control application from a new disturbance decomposition framework. We combine feedforward control with feedback control for maintaining the stability of the process and delivering products at target values. Then, we evaluate the performance of different control strategies for various disturbance models by using the output mean square error criterion. Sensitivity analysis of these control methods is made on different model parameter spaces, and robustness analysis for both model parameter and model structure misspecifications is presented. Two simulated examples show that the proposed control strategies can significantly reduce the variation of an evolving disturbance process. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

SPGD图像匹配的方法性能及参数选取优化策略

随机并行梯度下降 (SPGD)图像匹配方法是一种全新的图像匹配方法,该方法同时对所有的变形参数施加相互统计独立的随机扰动,并以相关系数随机梯度分量代替真实的梯度分量进行迭代运算,使之能够快速地得到最优参数估计。扰动幅度和增益系数选取是该方法亟需解决的关键性问题,目前能否对不同的变形情况选取相同的具有普遍适应性的预设参数,或是需要对不同的变形情况自适应更新参数以达到最优化匹配效果都还没有得到较好的回答。本文一方面探索该方法在不同预设条件下的极限匹配性能;另一方面初步总结出扰动幅度和增益系数对该方法匹配性能影响的规律,在此基础上研究了分级参数更新策略,使该问题得到进一步解决。     

光电平台伺服系统自抗扰滑模控制

提出一种基于参考模型的自抗扰滑模控制器,它包括一个自抗扰控制器和一个全局滑模控制器.根据参考模型,利用跟踪微分器设计自抗扰控制器,控制参考模型的输出精确跟踪指令输入信号.全局滑模控制器控制伺服系统被控对象的输出高精度跟踪参考模型的输出.光电平台伺服系统的实验结果证明该新型控制器能有效补偿系统的参数不确定性和非线性扰动,提高了伺服系统的跟踪精度.系统具有全局鲁棒性.     

Modelling and joint monitoring of input and output of systems with arbitrary order autoregressive disturbance

Considerable studies have been done on modelling and joint monitoring of input and output of systems with autoregressive moving average (ARMA) disturbance. Most of these studies focus on systems with ARMA (1, 1) disturbance. However, many kinds of systems are not conform to ARMA(1, 1) disturbance. Motivated by the fact that an autoregressive (AR) model with high order can be implemented to approximate the stationary ARMA model at any precision, a new generic model and a joint monitoring scheme of systems with arbitrary order AR(p) disturbance are developed. A minimum mean squared error (MMSE) controller with arbitrary order AR disturbance is designed to reduce the system variability. The mathematical expectation and average run length of MMSE-controlled outputs are derived. A new joint chart for monitoring the input and output simultaneously is explored. Two out-of-control rules for the joint monitoring chart are developed. The monitoring performances of the input chart, the output chart and the joint monitoring chart are also discussed. The results of simulation experiments and case studies validate the effectiveness of the developed model and joint monitoring chart.     

跟踪系统中多闭环控制模式的分析和实现

实现高精度跟踪,尤其在外界干扰力矩下,必须增加系统刚度来提高系统的扰动抑制能力.提出将加速度反馈引入常规的跟踪系统控制方式中,实现了由电流环、加速度环、速度环、位置环构成的四闭环控制模式.高增益的加速度反馈为系统提供一个响应更快、带宽更宽的内环,克服了单纯速度反馈带宽窄的特性.首先从理论上分析和证明了该方法的意义,多闭环控制模式可以提高系统的刚度,从而增强系统的抗扰动能力;同时,在加速度反馈的基础上研制前馈控制器,能够进一步提高大速度目标的跟踪性能.在某一实际的系统中对多闭环控制模式进行了实验验证,结果表明:同以往的控制方法相比扰动抑制带宽由15 Hz 提高到30 Hz ;并且在10 Hz 以下频率获得了-30 dB 抑制能力.     

基于TLESO/HLESO/RLESO的PMSM调速系统研究

为了提高永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）调速系统的抗扰动和噪声抑制能力,针对PMSM转速环设计了3种线性自抗扰控制器（linear active disturbance rejection control,LADRC）,即传统线性自抗扰控制器（traditional LADRC,TLADRC）、高阶线性自抗扰控制器（high-order LADRC,HLADRC）和降维线性自抗扰控制器（reduced-order LADRC,RLADRC）。各LADRC的区别在于线性扩张状态观测器（linear extended state observer,LESO）的不同,即传统线性扩张状态观测器（traditional LESO,TLESO）、高阶线性扩张状态观测器（high-order LESO,HLESO）和降维线性扩张状态观测器（reduced-order LESO,RLESO）。采用叠加原理对各LADRC控制转速环的稳定性进行了证明,同时对各LESO的收敛条件进行了分析。通过对各LESO的频域分析可得出：TLESO的相位滞后最大,其扰动估计能力最弱;HLESO在中高频段的幅值增益最大,其鲁棒性最差;RLESO相位滞后最小,扰动估计能力最强。最后,在MATLAB/Simulink环境下,对各LADRC控制的转速环进行仿真,仿真结果验证了频域分析的结论,即TLADRC在抗扰动时转速曲线有最大的转速降,HLADRC在抗扰动时转速曲线有振荡,而RLADRC同时具有优良的抗扰能力和抑制噪声能力。所得出的结论可为LADRC应用中LESO的选取提供有力的支持,为PMSM调速系统的优化设计提供理论依据。