基于模糊自抗扰的塔机消摆控制方法

塔机消摆控制系统是一个非线性、强耦合的复杂系统,传统PID控制效果往往欠佳.对此,建立了一个含阻尼的塔机偏摆系统数学模型,并提出模糊自抗扰控制策略.通过自抗扰控制器对塔机回转与变幅运动进行解耦,模糊算法对自抗扰控制器各参数实施在线调整,并对解耦后的回转、变幅子系统分别进行控制.在仿真实验中,对比其他典型方法,提出的方法摆角消失速度更快,这表明在负载运动过程中,所设计控制器实时性和鲁棒性较好.     

改进蜂群算法的永磁同步电机自抗扰调速策略

在分析永磁同步电机数学模型的基础上,针对永磁同步电机非线性、强耦合的特点以及存在快速性和超调难以调和的问题,提出一种基于改进蜂群优化算法的非线性自抗扰控制策略.首先针对传统蜂群优化算法全局寻优能力差和迭代缓慢的缺点,通过引入正余双弦局部优化算子和自适应惯性权重策略,有效提高了算法的全局搜索能力和收敛速度.其次将改进后的算法用于自抗扰控制器参数整定,选择出适用于永磁同步电机的自抗扰控制参数,提高了自抗扰控制器的控制精度.最后将优化后的自抗扰控制器用于控制永磁同步电机调速系统,并将仿真结果与其他三类控制器相对比,结果表明本文所提控制策略有效提高了控制精度,快速无超调且具有更好的抗扰动能力.     

一种新型自抗扰控制自适应非线性控制律

针对自抗扰控制(AIDRC)多参数不易整定的问题,提出了一种基于二次函数的非线性PID(NLPID)控制律.该方法用二次函数模拟PID增益参数随误差变化的规律曲线,构造了一个非线性PID神经网络模型,利用最速下降法对各模拟曲线的系数进行在线调整,实现了基于神经网络的自适应自抗扰控制.仿真结果表明,与常规ADRC控制方法相比,文章方法减少了ADRC需调整的参数,并具有较好的控制效果.     

一类复动力系统的自抗扰控制

复动力系统的对象具有实部和虚部,且实部和虚部之间存在很强的耦合.用结构简单,解耦能力强的自抗扰控制器对一类复动力系统进行仿真研究,分别设计了单入单出控制系统和双入双出控制系统.仿真结果表明,自抗扰控制器可以将复动力系统中的耦合看做扩张状态进行实时估计和补偿,从而具有很好的解耦能力;在系统初始状态和控制器参数一致的情况下,所设计的两种控制系统可达到相同的控制效果.     

磁悬浮球系统的线性自抗扰控制与参数整定

研究了磁悬浮球系统的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)及其参数整定问题.磁悬浮系统固有的非线性、开环不稳定性、系统参数摄动和外界干扰不确定性使得传统的控制方法难以取得良好的控制效果,对象模型的不确定性又限制了最优控制等现代控制理论的有效应用.为此,文章采用LADRC实现磁悬浮球系统的控制,并利用传递函数的方法,探讨了系统动态特性与控制参数之间的关系.最后,通过仿真与实验对比LADRC与时间加权绝对误差值积分(integral time absolute error,ITAE)最优PID控制器的控制效果,结果表明LADRC在响应快速性抑制外部扰动、抑制输出噪声、对模型不确定性的鲁棒性和相位滞后等方面均优于PID控制器.     

汽车底盘集成系统协调控制研究

汽车底盘系统是包含相互非线性耦合的悬架,转向,制动等子系统的复杂系统,如何采用控制方法构建底盘一体化集成控制系统以尽可能地提升底盘系统全局性能,是目前研究的难点.首先建立汽车底盘整车非线性动力学模型,操纵动力学模型,制动过程动力学模型,轮胎和路面模型.然后针对底盘悬架,转向和制动各子系统,分别设计非线性H_∞控制器,直接横摆力矩PID控制器和滑模变结构控制器,以保证各子系统控制性能局部最优.为了解决在不同工况下不同子系统间动力学耦合带来的控制性能冲突,采用模糊自整定控制方法设计上层协调控制器,调整悬架子系统控制器各输出权重,达到改善汽车底盘全局控制性能的目的.最后在四种不同工况下,对模糊自整定协调控制,子系统单独控制,未控制构成的底盘系统进行大量的仿真研究.通过仿真结果对比分析表明,采用模糊自整定方法的协调控制系统可进一步改善汽车底盘全局控制性能.     

基于数据驱动方法的控制器设计及其参数整定

以一般离散时间非线性系统为研究对象,提出一类基于数据驱动的控制器设计及其参数整定方法.方法首先依据非参数时变动态线性化定理提出3种控制器结构,再采用迭代反馈整定方法(IFT)优化其控制器参数,从根本上解决了IFT方法给定控制器结构时存在的盲目性.最后将该方法与另外两种数据驱动控制方法---无模型自适应控制(MFAC)和IFT方法进行比较研究,结果表明方法是有效的.     

一类不确定多输入模糊双线性系统的输出反馈控制

针对一类具有范数有界参数不确定性的多输入模糊双线性系统,在系统的状态不完全可测的情况下,提出一种模糊镇定控制方法。设计模糊观测器估计系统的状态,基于模糊观测器,设计模糊控制器保证闭环系统的渐近稳定性。模糊控制器可以通过求解线性矩阵不等式(LMI)求得。仿真示例验证了设计方法的有效性。     

一类不确定非线性时滞系统的模糊自适应控制

针对一类不确定上界未知的非线性时滞系统,基于松散稳定性条件,讨论了系统的模糊自适应控制问题 .通过在Lyapunov泛函中引入参数,得到带调节因子的时滞相关稳定性条件.设计出基于观测器的自适应模糊控制器,观测增益矩阵和反馈增益矩阵可以通过求解线性矩阵不等式得到 .当调节因子取不同值时,观测增益矩阵和反馈增益矩阵也是不同的,因此,闭环系统的动态性能可以通过选取合适的调节因子来优化.最后通过一个实例验证了所给结论的有效性.     

一种具有无扰切换功能的位置型自抗扰控制器数字实现

介绍了一种位置型自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)的数字实现.根据线性一阶和二阶自抗扰算法的计算原理,提出自抗扰控制器无扰切换的具体逻辑实现方法,使得控制方式转换过程可以平滑进行,避免对系统造成额外干扰.通过C语言的实现形式,测试所提出的数字型自抗扰控制算法基本闭环控制功能,并证明所提出的位置型自抗扰控制器可以实现ADRC/PID/手动模式之间的无扰切换.仿真结果表明了该位置型控制器在过程控制平台中应用的有效性和可实现性.     

非线性时滞系统自适应模糊动态面控制

针对未知非线性系统控制器设计过程中引入逼近器过多的问题,提出一种简化的自适应模糊动态面控制器设计方案.在控制器设计过程中,仅采用一个模糊逻辑系统作为逼近器,使得所有的未知项得到补偿,同时采用自适应技术在线辨识未知参数和逼近误差上界.文中的控制方案克服了传统backstepping控制器中"复杂性膨胀"的问题.通过构造合适的Lyapunov函数,证明闭环系统的所有信号为半全局最终一致有界.仿真实例验证所提出的控制方案的有效性.     

受扰不确定混沌系统的降阶修正函数投影同步

研究了具有不同阶数的受扰不确定混沌系统的降阶修正函数投影同步问题.基于Lyapunov稳定性理论和自适应控制方法,设计了统一的非线性状态反馈控制器和参数更新规则,使得混沌响应系统按照相应的函数尺度因子矩阵和混沌驱动系统的部分状态变量实现同步.方法考虑了实际系统中的模型不确定性和外界扰动,具有较强的实用性和鲁棒性.数值仿真证明了控制方法的有效性.     

基于LMI方法的一类非线性模糊脉冲系统的鲁棒模糊控制

通过推广一般T-S模糊模型定义了一类非线性模糊脉冲系统.基于线性矩阵不等式(LMI)方法提出了一种鲁棒模糊控制新方案.采用并行分布补偿(PDC)的基本思想设计状态反馈控制器,并利用Lyapunov方法理论证明闭环系统全局指数稳定.最后基于LMI方法,将鲁棒模糊控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式问题(LMIP).仿真表明本方法的有效性.     

基于自抗扰控制器的CNC雕刻机控制系统轮廓误差控制

针对CNC雕刻机控制系统因时变时延影响轮廓跟踪精度的问题,设计了基于自抗扰控制的单轴轨迹跟踪控制器和基于非线性PID(NLPID)的轮廓误差补偿控制器.首先,针对单轴轨迹跟踪控制,将时变时延引起的不确定性处理成系统总干扰的一部分,设计扩张状态观测器(ESO),对系统内外总干扰和系统状态进行实时估计,并设计误差补偿控制律,实现系统干扰的估计和补偿,得到良好的单轴轨迹跟踪控制性能.然后,根据轮廓误差估计值,设计基于NLPID的轮廓误差补偿控制器,对系统轮廓误差实时补偿,实现了良好的轮廓跟踪控制性能.最后,通过实验验证了所提方法的有效性.     

基于逼近误差调节的髋关节康复机器人自适应模糊容错控制算法的研究

针对基于人体生物动力学设计的一种髋关节康复机器人,在模型参数不确定的情况下,研究执行器故障容错控制问题.根据人体髋关节活动特点,给出了康复训练中期望跟踪轨线的数学表达式;对康复机器人的旋转驱动器提出了基于分层模糊系统的间接型自适应容错控制算法,对4个线性驱动器给出了直接型自适应模糊容错控制算法.该方法对逼近误差估计值在线调节,用此估计值设计补偿控制项以减小逼近误差对跟踪精度的影响.基于Lyapunov理论,对所设计的控制方案作了稳定性分析.此外,还给出了矩阵Lyapunov方程解的特征值的性质,为减小跟踪误差提供了理论依据.仿真结果表明所提出的控制方案可使髋关节康复机器人圆满完成训练任务.     

基于等价输入扰动的空间桁架振动控制的研究(英文)

基于等价输入扰动(EID)的方法,通过对抑制外界未知扰动(匹配的或者非匹配的),实现了对空间桁架的振动控制.首先利用有限元分析(FEA),计算空间桁架的质量矩阵,阻尼矩阵,刚度矩阵及输入矩阵,进而建立空间桁架的模型.为了便于分析和设计,利用模态降阶的方法对模型进行降阶处理.在降阶的模型的基础上,设计等价输入扰动观测器观测外部未知扰动.基于观测的结果,进一步地设计了空间桁架的振动控制方法.最后给出数值仿真,以证实所提方法的有效性.     

离散非线性时滞系统的鲁棒耗散控制

针对一类基于T-S模型表示的具有范数有界不确定性离散非线性时滞系统,研究了鲁棒耗散模糊控制问题.对可用T-S模糊模型表示的非线性时滞系统,考虑系统具有范数有界参数不确定性时,应用并行分布式控制方法,得到使得系统稳定且严格耗散的模糊耗散控制器存在的充分性条件.进而通过建立和求解LMI(线性矩阵不等式)约束的凸优化问题,给出了耗散控制律的设计方法.数值算例表明了此方法的可行性和有效性.     

基于模糊双线性模型的非线性系统的跟踪控制

研究一种基于T-S模糊双线性系统的跟踪控制器设计及稳定性分析.使用分布并行补偿法(PDC)设计了模糊控制器,得到模糊双线性系统跟踪控制渐近稳定的充分条件,仿真结果验证了该方法改进了闭环系统的性能.     

基于特征模型的永磁同步电机非线性黄金分割自适应控制

针对永磁同步电机系统复杂难以准确建模和控制器设计不易问题,文章采用id=0的矢量控制策略,建立了永磁同步电机的二阶特征模型,经验证其动态特性能真实逼近实际模型.基于该特征模型设计了一个带有安排过渡过程且以非线性黄金分割自适应控制器为主的控制方案.通过Simulink仿真实现了该控制方案下可调参数的整定以及方案可行性的验证.最后在实际平台上验证了控制方案的有效性,实验结果表明该方案能够实现永磁同步电机的高精度控制.     

离散时间马尔可夫跳变非线性系统H∞控制

讨论离散时间马尔可夫跳变非线性系统(MJNSs)的H∞控制。首先,本文采用一个马尔可夫跳变模糊系统(MJFS)来描述所研究的离散时间MJNS。然后,针对MJFS的跳变参数能够被在线实时检测和不能够被实时检测两种情况,分别给出了模式相关和模式无关的控制器设计方法。所得到的控制器能够保证闭环M JFS均方渐近稳定并且具有有限的L2增益。结果表明,控制器的设计可以转化为一组耦合的线性矩阵不等式求解的问题。