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.     

自抗扰控制纵横谈

首先从不确定系统控制的角度,将自抗扰控制与其它一些有关不确定系统控制的理论与方法进行比较和讨论,然后围绕自抗扰控制理论分析方面的进展,以及需要进一步研究的课题进行深入讨论与总结.通过纵横两方面的讨论揭示自抗扰控制对推进不确定系统控制研究的贡献,以及自抗扰控制方法的突出特点.     

非线性系统的自抗扰控制引论

系统的不确定和外部干扰是控制理论的主要敌手。最近二十年出现了一个新的对付不确定的控制方法称为自抗扰控制。本文旨在介绍一本这方面的新书:Active Disturbance Rejection Control for Nonlinear Systems:An Introduction,及其相关的背景。该书是一本自抗扰控制数学理论著作。为了引出本书的主要内容,我们扼要介绍了几种其他的对付系统不确定的控制方法,包括鲁棒H∞-控制、滑模控制、自适应控制以及内模原理,说明自抗扰控制的主要思想和与这些方法的异同之处。特别是指出了自适应控制、内模原理的估计和消除策略及其在自抗扰控制中的大规模应用。     

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.     

糖尿病血糖调节自抗扰控制器设计

糖尿病是一种由于胰岛素分泌功能受损导致的血糖浓度过高的疾病.利用胰岛素泵向人体释放胰岛素是一种有效的治疗糖尿病的手段.针对胰岛素-血糖调节问题,提出了一种自抗扰控制器设计方法.首先,介绍胰岛素-血糖调节的Bergman最小模型.其次,将Bergman最小模型转化为积分器串联型系统并设计自抗扰控制器.然后,利用奇异摄动理...     

自抗扰无人车纵向编队跟踪控制

针对空气阻力,非线性摩擦以及外部干扰等无法精确建模的复杂不确定性因素对无人车纵向编队跟踪控制的不利影响,为提升控制精度和收敛速度,文章提出了基于前车与自身状态信息的自抗扰无人车纵向编队跟踪控制设计方法.文章通过构造扩张状态观测器在线估计由前车与当前车辆系统内部未建模动态以及外部干扰等不确定性因素构成的总扰动,并在反馈控...     

基于自抗扰控制的直升机航向控制方法

针对直升机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合的特性,传统的控制方法很难实现良好的性能.提出了一种自抗扰控制器的设计方法,并设计了扩张状态观测器,对参数不确定性和外部干扰进行估计,并实时补偿.与常规控制相比,在保证闭环稳定性的同时,能够应对模型参数的不确定性以及扰动,能够进一步使跟踪误差满足期望精度.并针对实际模型直升机实验平台航向动力学模型,在参数不确定性和主旋翼有扰动情况下,仿真结果验证了该方法的有效性.     

二阶系统自抗扰控制律分析及改进

针对几种常用自抗扰控制律,分别从时域、频域两个方面的多个性能指标进行了对比分析.其中,时域性能包括上升时间、超调量、调节时间等指标,频域性能包括稳定裕度、带宽、稳态误差等指标.由分析可知,当控制律中包含跟踪信号的微分信号时,相当于系统引入了一个零点.据此,提出了基于调节零点的改进控制律.进一步的分析表明,改进后的控制律在能够使系统性能进行折中调整,提高了控制律的自由度.     

基于自抗扰控制的制导与运动控制一体化设计

针对机动目标的拦截问题,将自抗扰控制的思想用于制导与运动控制一体化设计.其中,基于自抗扰控制的制导律产生在目标机动的情况下使视线角速度快速趋于零所需的制导律;而基于自抗扰控制的运动控制律可以在非线性不确定动态情况下实现所需加速度,从而保证快速有效地完成拦截任务.进一步分析所设计方案对制导与运动控制一体化设计的适用性,并通过计算机仿真验证该方案的有效性.     

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.     

自抗扰控制:思想、应用及理论分析

首先从思想方法上剖析利用自抗扰控制思想处理不确定系统控制问题的独特之处,说明在运用自抗扰控制思想处理大范围及复杂结构(非线性、时变、耦合等)不确定系统时,首先需要准确分析系统中影响被控输出的"总扰动".然后,通过几个典型的应用研究实例说明自抗扰控制在处理大范围不确定性以及实现高精度闭环动态性能方面的优良品质.最后,对最新的理论分析结果进行简要综述.     

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.     

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.     

动态测量数据的抗扰性分析研究

本文，从异常值的识别与滤波算法的抗扰性分析等方面，总结了动态测量数据的抗忧性处理技术的研究现状。     

模糊粒度空间的性质研究

在文献[16]基础上,进一步将模糊粒度空间推广到更一般地模糊等价关系上,研究了模糊粒度空间的性质,主要获得了3个结论.首先,引入了有序的等价关系集的概念,给出了下列的四个命题是等价的:(1) 给定一个模糊等价关系;(2) 给定一个等腰归一化伪距离;(3) 给定一个有序的粒度空间;(4) 给定一个有序的等价关系集.第二,通过模糊等价关系诱导的等腰归一化伪距离的投影距离和扩展距离,建立了模糊粒度空间上的距离,即是等腰归一化距离,并且给出了模糊粒度空间上距离度量的动态性质研究.最后,给出了模糊粒度空间与模糊等价关系之间的序关系,即它们的序是一致的.这些研究工作进一步完善了模糊粒度空间的理论,为模糊粒度计算提供了更为直观的数学理论和工具.     

一组带扰积分算子M-P逆的抗扰投影逼近

本文研究了一类算子方程及其扰动系统计算格式面临的格式扰动问题.利用最小二乘投影的方法,获得了最佳逼近解的投影近似格式经得起稳定扰动取决于λ的选取这一结果.推广了从特殊算子到一般有限秩算子这一结果.     

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.     

模糊向量空间的商空间

在史和黄重新定义的模糊向量空间的模糊基和模糊维数的基础上,讨论模糊向量空间的模糊线性映射及其性质,定义模糊向量空间(V,μ)的商空间(V/K,μK)并研究了它的性质,证明公式dim(μK)+dim (k(e)ff)=dim(μ)成立,其中k(e)ff是模糊向量空间(V,μ)关于模糊线性映射f的模糊核空间.     

自抗扰控制处理边界带有干扰的具有尖端质量的Timoshenko梁方程的稳定性

讨论了边界带有不确定扰动的一维Timoshenko梁方程的边界反馈稳定性.运用的方法主要是自抗扰控制,其主要思想是通过构造常数高增益扩张状态观测器将扰动在线估计并在反馈控制中实时消除.最后通过李雅普诺夫方法证明了闭环系统具有实用稳定性.