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.     

南极大型望远镜跟踪系统的鲁棒自适应控制研究

提出一种鲁棒自适应控制器的设计方案,尤其适用于南极大型望远镜这样含有未知有界扰动,未建模动态的非线性系统.文章基于Lyapunov函数法,通过引入动态信号抑制未建模参量的影响,并采用自适应阻尼抑制各种不确定性.理论证明,所提出的鲁棒自适应控制器可保证跟踪系统的稳定性,通过选择合适的参数能达到控制精度的要求.仿真结果表明,本鲁棒自适应控制器的控制效果有很大改善.     

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.     

非线性网络控制系统的保性能控制

针对网络诱导时延小于一个采样周期的非线性网络控制系统,研究了系统的稳定性和保性能控制问题.对于T-S模糊模型描述的非线性被控对象,将时延的不确定性转化为系统参数的不确定性,从而将这一类非线性网络控制系统建模为具有参数不确定性的离散T-S模糊模型.基于建立的模型,提出了存在稳定保性能控制器的充分条件,并得出了相应的线性矩阵不等式(LMI)形式.最后通过对永磁同步电动机混沌系统进行控制和仿真研究,验证了所提出方法的有效性.     

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.     

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.     

不确定时滞系统的时滞相关非脆弱鲁棒H∞控制

讨论了不确定时滞系统非脆弱控制器设计问题.利用Lyapunov-Krasovskii稳定性理论和最近建立的积分不等式方法,获得了不确定时滞系统在非脆弱控制器作用下不仅内部渐近稳定,而且具有给定的H∞扰动抑制水平γ的时滞相关条件.然后,针对控制器具有加法不确定性和乘法不确定性两种情况,分别给出了非脆弱控制器的设计方法,这一方法不需要调节参数,利用Matlab的LMI工具箱求解方便,数值仿真实例说明该方法的有效性.     

不确定时滞系统的时滞相关非脆弱鲁棒[[H_infty]]控制

讨论了不确定时滞系统非脆弱控制器设计问题.利用Lyapunov-Krasovskii稳定性理论和最近建立的积分不等式方法,获得了不确定时滞系统在非脆弱控制器作用下不仅内部渐近稳定,而且具有给定的H∞扰动抑制水平γ的时滞相关条件.然后,针对控制器具有加法不确定性和乘法不确定性两种情况,分别给出了非脆弱控制器的设计方法,这一方法不需要调节参数,利用Matlab的LMI工具箱求解方便,数值仿真实例说明该方法的有效性.     

舵角输入饱和下的导弹自动驾驶仪系统自适应控制研究

针对一类导弹自动驾驶仪系统,从实际出发考虑系统舵角输入具有饱和非线性特性,在系统建模中利用多项式模型充分描述系统的气动参数不确定性,在此基础上深入研究了系统自适应控制器的设计方法.在控制器设计中,通过引入二阶辅助信号系统,对饱和非线性输入进行精确补偿.针对系统中未知气动参数,通过设计参数的自适应估计率实现对未知参数的精确估计,进而补偿了未知气动参数不确定性影响.自适应控制器在保障系统稳定的同时也实现了系统输出对指令信号的良好跟踪效果.     

电液位置伺服系统的鲁棒自适应控制

针对由于参数不确定性、非线性等因素导致的电液位置伺服系统跟踪控制问题,基于Lyapunov(李雅普诺夫)稳定性理论,提出了一种具有参数自适应能力的鲁棒自适应反步方法.通过设计的自适应律来抑制由于参数不确定性对系统跟踪控制性能的影响,设计的鲁棒控制律使得系统具有全局一致渐近稳定性能.此外,还对伺服阀换向引起的不连续性进行了近似处理.以伺服阀控对称缸系统为控制对象,仿真结果表明,和传统的PD控制方法相比,在参数不确定性的情况下,该控制方法使得电液伺服系统的位置跟踪误差波动较小,且能以较快速度渐近收敛到0,同时所需要的伺服阀输入电压信号值也更小,相关不确定参数在经过较短时间后均可以收敛到其稳定值,从而验证了所提出算法的有效性.     

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.     

基于区间2型T-S模糊系统的自适应逆控制

复杂非线性系统存在强非线性和不确定性等问题,其建模与控制一直是个极具挑战的工作。自适应逆控制是一种有效的非线性系统控制方法,已经得到广泛的研究;2型模糊系统采用2型模糊集,相比于1型模糊系统,其能够提供更大的自由度,不确定性及非线性处理能力更强,能够采用较少的规则数取得较高的建模与控制精度。因此,本文将2型模糊系统理论与自适应逆控制相结合,提出了一种基于区间2型T-S模糊系统的自适应逆控制方法,实现对复杂非线性系统的有效建模与控制。首先通过离线输出输入数据映射得到非线性系统的离线2型模糊逆模型,然后将该离线区间2型模糊逆模型作为初始控制器,与被控对象串联,进行在线控制,并采用最小均方差(Least Mean Square,LMS)滤波算法在线修正2型模糊逆模型的结论参数,通过数字复制,更新逆模型控制器的参数。最后将该方法应用于两个仿真实例,结果表明本文方法控制精度高,不确定性处理能力强。     

时变滞后系统的一种自校正混合模糊PID控制

普通模糊控制不能对时变滞后系统进行有效控制 ,甚至使系统失去稳定 .在 W.L.Bialkowski 1 983年提出的混合模糊 PID控制器的基础上 ,提出了一种自补偿混合模糊 PID控制器 ,并在此基础上提出了一种对积分系数 KI进行自校正的算法 .经 MATLAB仿真验证 ,该算法具有良好的控制品质 ,适应对象参数大范围变化的时滞系统 ,且易于工程实现 .     

力觉临场感遥操作机器人系统的鲁棒控制

力觉临场感遥操作机器人系统的通信通道中存在通信时延,而且在机器人和环境建模中,系统参数存在不确定性,以致可能造成系统不稳定和操作性能降低.针对通信时延和系统不确定性,建立系统的状态方程,利用鲁棒控制理论,提出用力、位置和速度反馈的控制方法.分析与实验表明,用该方法设计的控制器能使系统鲁棒渐近稳定,而且能使系统完全透明.     

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。     

基于数据驱动的非完整移动机器人运动控制的研究

智能车辆驱动控制系统和转向控制系统是一个典型的多输入多输出的强耦合系统,当系统老化、轮胎磨损或是电池电压不稳定的情况模型难以精确建立.基于数据驱动原理,直接利用实测的速度以及舵机角度等信息,辨识控制器的参数,从而避开模型辨识的过程,简化控制器设计,提高控制精度.仿真结果表明,方法具有较好的控制效果和较强的扰动抑制能力.     

基于双模糊PID控制策略的风力发电机组变桨系统研究

针对风速测量不精确、变桨距控制参数不确定性及风机模型的复杂非线性等问题,提出双模糊PID变桨距控制算法。该算法在不需要建立精确模型的前提下,在风机并网前利用模糊PID控制策略在线整定风机转速,在达到额定功率时再次利用模糊PID控制策略在线对变桨距控制参数进行最优调整。以设计双模糊PID变桨距控制器为基准,从响应速度、控制精度及算法稳定性方面,通过Matlab仿真验证改进的PID算法的效果。仿真结果表明,在全风速范围内,相对于风速仪测量风速及传统的PID变桨距控制算法,改进后的双模糊PID算法测量精度更高,预期效果更好,有效提高了变桨距系统的控制效果。     

Serret-Frenet坐标系下AUV自适应路径跟踪控制

考虑自治水下机器人(AUV)在水平面运动状况,针对路径跟踪控制问题,为了简化控制器推导过程,引入Serret-Frenet坐标系,并在此坐标系下建立路径跟踪误差系统;路径上的虚拟参考目标点不是距离AUV的最近点,从而放宽了控制器设计的初始条件限制;同时考虑速度规划指标并采用视线角导航,使得AUV实现有经验的舵手操舵行为.该方法充分考虑了AUV动态系统中大量参数时变的特性,对于系统内部参数变化、不确定性以及外部干扰具有很强的鲁棒性.     

永磁同步电动机的转速跟踪控制

研究永磁同步电动机的转速控制问题.对于参数不确定,输出受限的永磁同步电动机系统,提出转速跟踪控制方法.利用神经网络逼近电动机系统中的复杂非线性函数,采用自适应控制,动态面控制技术,设计控制器实现电动机的转速跟踪控制器.文中提出的控制策略不仅能够克服电机参数的不确定性和负载扰动,而且避免了传统反步设计方法存在的"复杂性爆炸"问题.基于Lyapunov稳定性理论,证明闭环系统具有半全局稳定性,转速跟踪误差收敛于原点的极小邻域内.仿真结果验证了所提控制方法的有效性.     

基于T-S双线性模型的不确定离散时滞非线性系统的分段广义H2控制

针对系统中普遍存在时滞和系统不确定性现象,基于分段二次李雅普诺夫函数稳定性理论,讨论一类受干扰的不确定离散时滞模糊双线性系统的广义H2稳定控制问题。通过设计非脆弱分段状态反馈控制器,使闭环系统在允许参数不确定范围内广义H2稳定,控制器的设计可以通过序列线性规划矩阵方法(SLPMM sequential linear programming matrix method)方法求解得到。仿真例子验证了该方法的有效性。