无人水面艇航迹跟踪控制仿真

摘要：针对模型参数不确定、存在外界风浪流干扰的欠驱动无人水面艇的航迹跟踪问题,为提高无人水面艇自主航行能力,减小航迹跟踪过程中的轨迹偏差与跟踪迟滞,提出了一种分层控制结构的方法。由外至内采取航迹、航向、舵角三层控制,外环航迹控制层使用过渡目标点策略,根据无人水面艇的偏航距确定实时目标点,中环航向控制层使用最小转角策略,根据无人水面艇艏向角与目标方向角之差确定偏转打角,内环舵角控制层使用模糊自适应整定PID控制器,对模型参数的动态变化进行补偿。基于MATLAB GUI进行无人水面艇航迹跟踪控制仿真试验,结果表明,模糊自适应整定PID控制器提高了舵角的控制响应速度,无人水面艇在航行过程中的直线行驶、连续折线行驶均能得到较好的航迹跟踪控制。     

风干扰下基于变船长比的无人水面艇路径跟踪方法

摘要：针对无人水面艇在路径跟踪过程中易受风环境干扰的问题,建立了风环境下无人水面艇的运动数学模型,提出一种用于抵抗风干扰的直线路径跟踪方法。首先,基于视距导航原理,设计了跟踪期望航向角的PD控制器,通过融合路径方向,距离偏差及船长比等信息,实时调整左右两侧推进电机的控制电压,实现无人水面艇直线路径跟踪。然后,针对不同船长比对直线路径跟踪的影响,采用模糊控制方法,设计了以跟踪过程中的距离偏差和距离偏差变化率为输入,以船长比为输出的模糊控制模块,对船长比进行自适应调整,以提高控制器的抗风干扰性能。仿真结果表明,所提方法可减小风干扰作用下的跟踪静差,较之传统单纯PD控制方法,抵抗风干扰的能力得到提高。     

无人水面艇模型辨识及其航向非线性控制的研究

为了实现无人艇的自动航向控制,本文采用Z型和回转实验数据,通过递推最小二乘对无人艇的数学模型进行辨识,然后将模型的仿真实验与实船数据进行对比,验证了模型的正确性和合理性.基于Backstepping方法设计非线性航向控制器,借助Lyapunov 函数证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明系统的实际航向能实时的跟踪设定航向,控制器具有良好的动静态特性和鲁棒性.     

基于积分LOS的多无人艇协同路径跟踪

该文针对欠驱动无人艇的编队跟踪控制问题,考虑模型参数不确定和外界风浪流干扰的影响,设计了基于LOS的算法。首先,为了使三艘无人艇保持协同,设计了协同一致性控制算法,并且所有的跟随者之间的通信网络是无向的,保证每艘无人艇之间都能互相通信。其次,基于LOS算法,设计了偏航控制器和艏摇控制器,使得无人艇可以在洋流干扰下实现路径跟踪。针对控制器中的未知参数,设计了基于自适应算法的观测器,对未知参数进行估计。仿真结果验证了所提出的控制方法的有效性。     

卡尔曼滤波在无人水面艇双天线GPS定位测向系统中的应用

针对无人水面艇双天线GPS定位测向系统的定位误差问题,利用卡尔曼滤波算法对GPS数据进行滤波处理;根据位置与速度及航向的关系,建立数学模型,然后利用卡尔曼滤波算法对定位测向系统的测量值进行滤波处理;首先,对无人水面艇在静止、低速及高速运动状态的GPS数据进行了处理;仿真结果表明,在这三种情况下卡尔曼滤波方法能够提高GPS定位精度,在定点实验中观测值的均方误差为0.5259,滤波后变为0.0536;最后,在干扰情况下的无人艇运动仿真实验中,经过卡尔曼滤波后测量数据的均方误差由0.5043降低为0.3553;实验说明卡尔曼滤波能获得很好的滤波效果。     

永磁直线同步电机位置系统的模糊IP控制研究

针对具有电磁推力大、响应快、易于矢量解耦控制的永磁直线同步电机PMLSM,研究高精度位置伺服控制系统的设计,以满足高速加工与高精度微进给加工的需求。考虑被控对象的变化和外界扰动,控制器的参数难于在线修订,设计了一种模糊/积分-比例IP位置控制器。它将具有并联反馈环节的IP控制器与模糊控制器有效结合,根据位置偏差的变化率进行切换,即存在较大输入指令与系统输出偏差较大时采用模糊控制,而系统输出接近于输入指令时则采用IP控制器,从而发挥模糊控制器对变参数系统的自适应性和IP控制器的快速和准确性优势。仿真实验结果表明模糊/IP控制器在稳态精度和动态性能方面优于单纯的IP控制器和模糊控制器,能够满足变参数控制系统的性能指标。     

基于PID算法的四旋翼飞行器定点跟踪控制

四旋翼飞行器是一种结构紧凑、飞行方式独特的垂直起降式飞行器,具有欠驱动、强耦合的特点。为实现对飞行器的控制,使之能从起始位置在一定时间内到达设定目标点并稳定悬停,根据其飞行特点建立动力学模型并在此基础上提出了一种双闭环PID控制方法。其中,外环实现飞行器的位置控制,使用目标点与反馈回的实际坐标的偏差作为控制器的输入,内环实现飞行器的姿态控制,其姿态的参考量由外环的输出经逆向求解获得的欧拉角与实际姿态角求得的偏差作为控制器的输入。通过PID算法后输出的姿态控制信号,经过四旋翼飞行器“十”字动力学模型解耦得到4个电机的转速控制值,从而完成定点跟踪任务。提出的双闭环PID控制方法在仿真中获得了验证,为飞行器的进一步研究提供了基础。     

基于增益调整型模糊PID的脉动真空灭菌器控制系统

针对目前脉动真空灭菌器控制效果不好而产生湿包的问题,结合Chien-Hrones-Reswicks整定算法,提出用模糊变增益PID的控制策略,控制器输入取控制舱内温度的偏差e和偏差变化率Δe。根据实际操作经验,加入模糊规则,输出取PID控制器2个参数的调整值,从而实现PID参数的在线自整定。在MATLAB/SIMULINK环境下进行了仿真实验,进行了传统PID控制与模糊变增益PID控制动态性能的仿真比较,结果表明采用模糊变增益PID控制策略可明显提高脉动真空灭菌控制系统的动态性能。.     

室内环境中脑控轮椅的路径跟踪控制

为了实现室内环境中脑控轮椅的自主导航,提出了一种简单有效的路径跟踪控制方法。给定的路径通常被表示为一系列离散点,根据这一特点,提出了分段直线路径跟踪方法,即依次跟踪由前后两个路径点构成的直线路径到达目标点。基于预瞄点技术并结合模糊算法和传统的PID控制方法设计控制器,完成各分段直线路径的跟踪,并给出了有效的切换条件。实验结果表明,本文提出的路径跟踪控制方法能够使脑控轮椅在室内环境中精确地跟踪给定路径。     

光电子技术与器件 光能转换与器件

TK513.4 2006032421光源跟踪伺服系统模糊PID控制的仿真研究=Si mulationof fuzzy PIDcontrols in light source tracking servo-system[刊,中]/孔祥纯(海军工程大学三系.湖北,武汉(430033)) ,肖航…∥计算机仿真.—2006 ,23(1) .—152-154 ,164利用模糊控制原理,采用模糊推理的方法,实现对PID控制器的参数在线整定,并利用MATLAB工具箱,对光源跟踪伺服系统进行仿真研究。仿真结果表明,对于固定特性的对象或变结构对象,相对于常规PID控制,采用参数模糊自整定的PID控制器能使超调和反应时间大幅减小,为在实际应用中进一步提高光源跟…