智能空间刚架的模糊自抗扰振动抑制研究

智能空间刚架作为太空望远镜支撑架是一种新型智能空间结构.为抑制刚架系统在运动过程中产生的振动,"文章提出了一种基于自抗扰控制的非线性模糊自抗扰控制理论,并设计出模糊自抗扰控制器.首先采用有限元方法计算出空间刚架的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,进而建立系统模型并设计出自抗扰控制器以实现对系统振动的抑制.基于普通自抗扰控制器,利用模糊推理在线整定控制器中非线性状态误差反馈的参数.该控制器不依赖于被控对象的精确数学模型,具有良好的控制性能,同时参数的在线自整定简化了调参难度.仿真实验验证了所提方法的有效性.     

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.     

鲁棒自适应仿生模糊滑模控制北大核心

针对一类非线性系统,将生物个体对外界环境的适应对策弓J入滑模控制中,在模糊滑模控制的基础上提出了仿生模糊滑模控制方法.该法利用生物随外界环境变化的主动适应性来设计控制器.在实际问题中往往出现建模误差、外界干扰等不确定因素,为了补偿模糊控制器与理想控制器的误差,增加了一个鲁棒控制器.这样使系统具有更强的鲁棒性和抗扰动性,有效避免抖振和消除误差,达到理想状态.同时,利用Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的全局稳定性.最后对线性系统和倒立摆系统进行了仿真,结果表明了方法的有效性和可行性.     

鲁棒自适应仿生模糊滑模控制

针对一类非线性系统,将生物个体对外界环境的适应对策弓J入滑模控制中,在模糊滑模控制的基础上提出了仿生模糊滑模控制方法.该法利用生物随外界环境变化的主动适应性来设计控制器.在实际问题中往往出现建模误差、外界干扰等不确定因素,为了补偿模糊控制器与理想控制器的误差,增加了一个鲁棒控制器.这样使系统具有更强的鲁棒性和抗扰动性,有效避免抖振和消除误差,达到理想状态.同时,利用Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的全局稳定性.最后对线性系统和倒立摆系统进行了仿真,结果表明了方法的有效性和可行性.     

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.     

平面运动n级倒立摆的鲁棒保成本模糊控制

针对参数不确定平面运动n级倒立摆系统,研究了鲁棒保成本模糊控制器设计问题。给出了将系统动力学模型转化为一种新型广义T-S模糊模型的方法,由此避免了求逆矩阵的过程。为获得保守性更低的系统稳定性设计条件,通过引入松弛变量矩阵来解耦Lyapunov函数中的系统矩阵,增加了设计条件的自由度。然后讨论了最优鲁棒保成本模糊控制器的设计条件,并将这些条件转换成了线性矩阵不等式(LMI)的凸优化问题。最后,在仿真实验中以平面运动二级倒立摆系统为例验证了本文方法的有效性。     

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.     

基于ADRC的小型四旋翼姿态控制实现

设计了一个四旋翼飞行系统,提出了一种自抗扰控制方法,解决了该飞行系统的姿态控制问题.将显性互补滤波器与扩张状态观测器相结合,实现了对系统的状态与内外总扰动的实时估计,并在此基础上利用非线性误差反馈控制律对该扰动进行了补偿,消除了内外扰动对系统的影响.最后,分别采用PID与ADRC算法实现四旋翼的姿态控制,对比结果验证了所采用的自抗扰控制方法的有效性和优越性.     

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 .     

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.     

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.     

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.     

《Active Disturbance Rejection Control for Nonlinear Systems:An Introduction(非线性系统的自抗扰控制引论)》

<正>自抗扰控制技术提出二十多年了,在国际国内有很多不同领域的工程应用,可是其理论基础却少有系统的研究。郭宝珠与赵志良的新书《Active Disturbance Rejection Control for Nonlinear Systems; An Introduction(非线性系统的自抗扰控制引论)》是作者们过去多年来关于非线性系统自抗扰控制理论基础的系统性总结,并配有大量的数值模拟。本书详细地引导读者领略自抗扰控制3个主要的部分:跟踪微分器、扩张     

一类模糊T-S模型互联系统的自适应容错跟踪控制

针对一类带有执行器故障的T-S模糊互联的容错跟踪控制问题,提出了一种模糊自适应容错控制器。该控制器由一个模糊控制器和一个自适应控制器组成,模糊控制器能够保证系统没有故障时闭环系统渐近稳定,而自适应控制器能够补偿系统的执行器故障。所提出的容错控制方法不但使得闭环系统渐近稳定、系统的输出渐近跟踪给定的参考信号,并获得H∞控制性能。最后应用Lyapunov函数和线性矩阵不等式的方法,给出和证明了带有执行器故障的T-S模糊互联系统的稳定的充分条件。仿真结果进一步验证了所提出方法的有效性。     

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。     

基于增益调度解耦控制的飞行控制系统研究

针对一类非线性系统,设计了增益调度解耦控制律,且给出了定量的闭环特性分析.在控制系统分析中,建立了闭环系统阶跃响应和动态性能指标关于控制参数的数学表达式,从而克服了许多控制算法中参数试凑的盲目性和重复性.此外,在控制律实现中,为保证作为调度变量的系统输出缓慢变化,且为避免工作点处实际模型和线性模型之间的大偏差以及控制量的瞬时值过大或是振荡,提出进行参考信号变换,即阶跃跳变部分都用正弦信号去替代.为验证所设计控制律的可行性和有效性,将其应用于四旋翼飞行器的飞行控制中.根据四旋翼飞行器的结构特性和运动原理,设计了递阶形式的飞行控制结构,并采用所提出的增益调度解耦控制律分别设计外环的位置控制器和内环的姿态控制器.飞行仿真结果表明所设计的飞行控制系统结构和所提出的控制律具有可行性和有效性.     

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.     

具有外部干扰的连续时间线性系统鲁棒最优开环解耦控制

针对具有外部干扰的一类连续时间线性系统,将开环解耦控制和无限时间最优跟踪控制相结合,提出了一种鲁棒最优开环解耦控制方法.首先,通过引入中间虚拟变量,对系统进行开环解耦;其次,将解耦后的系统看做被控对象的广义系统,针对标称广义系统设计了无限时间最优跟踪控制方法;最后分析了该最优跟踪控制器与具有外部干扰的广义系统组成的闭环广义系统的鲁棒性.仿真结果表明所提方法的有效性以及与经典的无限时间最优跟踪控制控制方法相比的优越性.     

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.