基于位置内环的骨骼服力控制方法

讨论一种基于位置内环的力控制方法,并将其应用于骨骼服的控制之中。首先,基于系统的静态模型建立骨骼服的位置控制内环,再采用多维力/力矩传感器测量操作空间中人作用于骨骼服的力/力矩信息,构造位置内环的参考输入信号,形成力控制外环,并对人体负荷情况下的蹲起动作进行仿真实验。研究结果表明:该方法无需系统精确的动态模型,就能控制骨骼服跟随人体运动,并保持人体对骨骼服的作用力最小;所设计的控制器是有效的,并对环境变化和负荷变化具有较强的鲁棒性。     

基于新型跟踪微分器的车轮滑移率跟踪控制

针对汽车直接横摆力矩控制系统和自动紧急制动系统对快速、准确和稳定的车轮滑移率跟踪控制的需求,提出了一种基于新型跟踪微分器的车轮滑移率跟踪控制器.首先,分别以车轮制动力矩导数、车轮滑移率跟踪误差及其导数作为控制量和状态量,建立了包含复合加性不确定性的车轮滑移率跟踪控制模型.随后,设计了一种新型跟踪微分器来估计车轮滑移率跟踪误差及其导数,为实现车轮滑移率全状态反馈跟踪控制奠定基础.以新型跟踪微分器输出为基础,利用模糊推理系统在线估计和补偿模型的复合加性不确定性,并结合幂函数和线性函数设计了一种具有快收敛速度特征和抑制颤振能力的车轮滑移率跟踪控制律.最后,从实际应用角度仿真验证所提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性.结果表明,所提出的车轮滑移率跟踪控制器可以快速、准确和稳定地跟踪任意车轮目标滑移率,并且车轮滑移率跟踪残差不大于0.333%.     

带有跟踪微分器的无模型自适应控制方法研究

针对无模型自适应控制方法对一类存在测量扰动的SISO非线性系统控制效果不佳的情况,将自抗扰控制器中的跟踪微分器作为反馈滤波器加入到无模型自适应控制中,提出了一种论述无模型自适应控制方法。该方法将测量信号通过反馈通道的跟踪微分器滤波后,再与给定信号求差得到误差信号进行控制,从而有效抑制测量干扰带来的影响,获得更好的输出性能,提高无模型自适应方法的鲁棒性。仿真结果验证了此方法的有效性。     

利用跟踪微分器计算天线角速度

伺服系统中天线角速度是一个很重要的指标。在周期性角度采样的条件下,采用跟踪微分器(Tracking Differentiator,以下简称TD)可以以简单的算法得到实时、平稳、准确的角速度。     

跟踪微分器改进算法的应用分析

为克服传统的跟踪微分器在进入稳态后出现的高频振颤现象,引入了一个新的综合控制函数.利用Matlab/Simulink软件中的S-函数对跟踪微分器进行了建模、封装,通过仿真技术进行了实验分析与研究.数值仿真结果表明,应用新的综合控制函数的跟踪微分器,不但能快速无超调地跟踪输入信号,而且消除了输入信号的微分稳态时的高频振颤...     

高阶无差跟踪微分器的串联系统

针对传统跟踪微分器只能实现输入信号的一阶无差跟踪问题,以α阶线性跟踪微分器为基础,通过系统的串联表示,提出具有α阶无差度的三阶线性跟踪微分器.具有α阶无差度的三阶跟踪微分器的最小实现维数为2α,通过此最小实现可以直接得到输入信号的估计值及各阶微分信号.仿真实验表明,该微分器能无差跟踪高阶输入信号,提高系统的跟踪精度.     

基于共轭梯度算法的跟踪-微分器

针对跟踪-微分器中存在着确定待定参数的问题,将共轭梯度算法的思想引入参数整定,提出了基于共轭梯度算法的跟踪-微分器的设计方法。运用该方法可以对任意阶的跟踪-微分器进行参数设计。大量仿真算例表明,设计出的跟踪-微分器具有良好的鲁棒性,有一定工程应用参考价值。     

一种高稳快速跟踪微分器及其应用

研究了一种高稳快速跟踪微分器,实现快速跟踪目标信号和精确求解目标信号的微分信号,并将其应用于卫星天线的姿态控制.以有界扰动二阶系统为研究对象,设计了一种新的非光滑控制器,证实了这种控制器的稳定性、快速收敛性和强扰动抑制能力;结合非光滑控制器和非线性跟踪微分器设计了一种新的高稳快速跟踪微分器（HSSTD）,证明了这种跟踪微分器的稳定性,验证了这种跟踪微分器可以快速准确地跟踪目标信号并精确求取目标信号的微分.将所研究的高稳快速跟踪微分器应用于移动卫星天线的姿态控制,实验证实了这种跟踪微分器可以实现天线姿态的快速稳定控制,保证天线与目标卫星间的稳定通信.      

三阶线性跟踪-微分器的收敛性证明及仿真研究

首先给出了一种三阶线性跟踪微分器的结构形式，然后从连续和离散两个方面证明了其收敛性，为其实际应用提供了理论依据。通过仿真研究表明，这种线性跟踪微分器具有较好的跟踪能力和较高的跟踪精度，适用于高速跟踪系统。     

基于阻抗控制的下肢康复外骨骼随动控制

针对外骨骼单一的轨迹跟随控制难以满足患者主动康复训练需求的问题,将基于计算力矩的阻抗控制应用到下肢外骨骼中,分析控制系统的误差,设计一种自适应鲁棒补偿控制器。研制一种基于电机+套索传动的下肢外骨骼,降低外骨骼下肢的质量以提高轨迹跟踪效果。采用Lagrange法进行动力学分析。建立MATLAB和ADAMS虚拟样机的联合仿真平台,分析不同阻抗参数对人机交互力跟踪效果的影响。联合仿真实验结果表明,机械和控制系统具有良好的轨迹跟踪和人机交互力跟踪效果,验证了算法的有效性,满足患者进行主动康复训练的需求。     

改进的反正切跟踪微分器设计

摘要： 针对反正切跟踪微分器存在设计参数多、整定困难和噪声抑制能力有限等不足,提出了一种改进反正切跟踪微分器（Modified Arctangent based Tracking Differentiator, MATD）.通过引入非线性函数和简化设计参数构造了MATD的跟踪函数,证明了其全局一致渐近稳定性.在分析MATD跟踪函数的状态收敛过程的基础上,阐述了其改进机制,并通过分析设计参数不同取值对频域特性的影响,得到了MATD的参数整定规则.仿真结果表明,MATD响应快速,精度较高,且具有更强的噪声抑制能力.     

双曲正弦非线性跟踪微分器设计

针对传统跟踪微分器算法复杂、参数整定困难和噪声抑制能力有限的不足,设计了一种新型双曲正弦非线性跟踪微分器(HNTD)。引入终端吸引子函数和双曲正弦函数构造了HNTD的跟踪函数,并证明了其全局一致渐近稳定性。通过仿真分析设计参数变化对HNTD频域特性的影响,为其设计参数的整定提供参考。双曲正弦函数既能保证HNTD状态收敛的快速性,又能有效避免平衡点附近的颤振现象;终端吸引子函数则保证了HNTD对噪声良好的抑制效果。仿真结果表明,HNTD的跟踪和滤波效果与传统跟踪微分器相比,不仅结构形式简单、设计参数相对较少、整定规则明确,而且在跟踪精度、响应速度和滤波能力等方面均具有一定的优势。     

高稳快速非线性-线性跟踪微分器设计

针对典型跟踪微分器函数形式复杂、稳定性差和输出振颤明显的问题,设计了一种改进的高稳定性快速收敛非线性-线性跟踪微分器(MTD).首先通过引入非线性奇指数函数环节和线性函数环节构造MTD的跟踪函数,然后利用李雅普诺夫直接法和系统等价性证明MTD的全局渐近稳定性,最后通过对参数物理意义和参数变化对跟踪输出精度影响的分析得到MTD参数整定规则.跟踪过程中,当状态与平衡点距离较远时,MTD以非线性环节为跟踪函数主体驱动状态向平衡点快速收敛,以提高系统输出的跟踪速度;当状态与平衡点接近时,MTD以线性环节为跟踪函数主体驱动状态平稳逼近平衡点,以抑制系统输出振颤.仿真表明,MTD参数容易整定,与典型跟踪微分器相比,MTD在系统稳定性、收敛速度和输出平稳性方面具有优势,且具有滤波功能.     

基于迭代学习控制算法的下肢外骨骼机器人跟随特性研究

目前下肢外骨骼机器人存在的运动控制算法追踪人体髋关节和膝关节期望轨迹时存在误差,从而导致人机系统随动性能差。因此,本文提出迭代学习控制算法追踪人体髋关节和膝关节期望轨迹。首先,结合人体下肢结构分析,建立下肢外骨骼机器人动力学模型;其次,基于迭代学习控制算法建立下肢外骨骼机器人随动控制模型;最后,利用Matlab软件设计指数变增益闭环D型运动控制系统,分析收敛速度与谱半径的关系,追踪得到人体下肢髋关节和膝关节期望轨迹。仿真结果表明该算法能够有效提高下肢外骨骼机器人步态轨迹跟踪精度,提升人机系统随动性能。     

基于鲁棒微分器的飞机舵面振荡故障诊断算法

针对系统存在测量噪声的情况,研究了飞机舵面发生振荡故障的故障诊断算法。鉴于系统的输出对于控制输入故障具有一定程度的不敏感性,提出一种基于输入估计的故障检测方法。设计一阶鲁棒微分器,利用传感器测量到的液压舵机输出杆位置估计其杆速度,同时,利用微分器的输出对故障信号进行估计并分析故障估计值的收敛性。最后,分别针对"液态"振荡故障及"固态"振荡故障进行仿真验证。仿真结果证明了该方法的有效性。