光电稳定平台变论域模糊自抗扰控制器设计

为了提高线性自抗扰控制(LADRC)应用下的光电稳定平台稳定精度及抗干扰能力,提出一种变论域模糊自抗扰控制(VFADRC)方法.在系统模型未知的情况下,在线性自抗扰的设计中引入不依赖模型信息的模糊控制器,使用伸缩因子函数实现变论域设计,并将VFADRC与线性自抗扰及模型辅助自抗扰(MLADRC)方法进行仿真对比.仿真结果表明:所设计的变论域模糊自抗扰控制器具有调节时间短、超调量小的优点,同时抗扰性能大幅提高,能够有效提高光电稳定平台的干扰抑制能力.     

两轴稳定平台的模糊-PID复合控制器设计与仿真

根据两轴光纤陀螺雷达天线稳定平台的工作要求,设计了经典PID稳定回路控制器和跟踪回路控制器,并设计了基于遗传算法的跟踪回路模糊控制器。针对两种位置控制器的不足,设计了模糊控制调整加权因子的模糊-PID复合控制器。仿真结果表明,采用复合控制器可以加快系统跟踪速度,提高系统强抗干扰能力,并能保持较高的跟踪精度。     

基于模糊免疫自适应PID的汽车烘房温度控制系统

烘房温度控制是汽车涂装系统的重要环节,对汽车生产的质量、成品率等有重要影响。针对烘房温度控制系统的难点和性能要求,提出了利用模糊免疫自适应PID控制器调节烘房温度。该控制方法兼具模糊控制、免疫控制和传统PID的优点,通过实时调整PID控制器的参数来保持系统的稳定性。仿真结果表明基于自适应模糊免疫PID控制器在响应速度、抗干扰能力上都优于模糊PID控制器和传统PID控制器。该控制方法为汽车烘房温度控制提供了一种新的控制策略。     

基于模糊自适应PID的炉温控制系统设计

电锅炉已成为寒冷地区供热采暖的主要设备,对于新疆地区尤为重要.电锅炉的温度控制系统由于存在非线性、滞后性以及时变性等特点,常规的PID控制器很难达到较好的控制效果.考虑到模糊控制能对复杂的非线性、时变系统进行很好的控制,但无法消除静态误差的特点,本设计将模糊控制和常规的PID控制相结合,提出一种模糊自适应PID控制器的新方法.并对电锅炉温度控制系统进行了抗扰动的仿真试验,结果表明,和常规的PID控制器及模糊PID复合控制器相比,模糊自适应PID控制改善了系统的动态性能和鲁棒性,达到了较好的控制效果.     

无刷直流电机调速系统模糊神经元PID控制

针对传统PID控制应用于无刷直流电机调速系统存在调节时间长、动态调节特性差及抗干扰能力弱等问题,提出一种基于模糊神经元PID控制的无刷直流电机调速系统设计方法。首先采用神经元控制、比例控制和模糊控制设计了一种可在线调整参数的模糊神经元PID控制器,然后再用其设计无刷直流电机调速系统的转速调节器。仿真结果表明,基于模糊神经元PID控制的无刷直流电机调速系统具有响应速度快、动态和静态调节性能好、自适应能力和抗干扰能力强等优点。     

采用自抗扰控制的空间激光通信精跟踪系统

空间激光通信的视轴稳定是激光通信链路建立的前提。针对通信终端载体的非线性扰动和扰动模型未知造成视轴稳态误差较大的问题,设计了自抗扰控制方法,并采用模糊控制理论自适应调整非线性状态误差反馈控制律中的相关参数。实验结果表明,与自适应PID控制方法相比,采用模糊自抗扰控制方法可以有效抑制平台的非线性扰动,并且具有较快的响应速度与较强的鲁棒性,可以满足系统的稳态精度要求。     

机载光电跟踪系统的模糊PID控制

为了提高机载光电跟踪系统的控制性能,提出了一种模糊自适应PID控制算法。首先,针对机载光电跟踪控制系统的特点,建立了被控对象的模型。接着,对机载光电跟踪系统模糊PID控制器的设计进行了详细介绍。最后,利用经典PID控制、模糊控制、模糊PID控制3种算法对机载光电稳定跟踪系统进行仿真比较。仿真结果表明模糊PID控制算法较之前两种算法具有响应快、超调量小、抗干扰能力强、稳态性能好等优点,对机载光电跟踪系统具有较好的控制能力。     

自适应模糊PID在温度控制中的应用

温度控制具有非线性、大惯性、时变性等特点,常规PID控制和常规模糊控制还不能使温度的控制达到理想效果。设计一种自适应模糊PID控制器,该控制器在大偏差范围内采用模糊控制,根据偏差和偏差变化的需要实时调整PID参数,小偏差范围内采用PID精确控制。介绍自适应模糊PID控制器的构成和原理,并利用Matlab／Simulink和模糊逻辑工具箱对其进行仿真,仿真结果表明,这种自适应PID控制器既具有模糊控制灵活、响应快、适应性强的特点,又具有PID控制精度高的特点,改善了温度控制的效果。     

扰动分离自抗扰控制在光电稳定平台上的应用

针对当前光电稳定平台伺服系统中扰动抑制能力不足的问题,提出一种扰动分离自抗扰控制（DSADRC）算法。扰动分离自抗扰控制充分利用工程实际中可获取到的部分已知的光电稳定平台模型信息及经典控制中的控制器信息,并将其加入到自抗扰控制的设计中。该算法通过减少光电稳定平台系统中的总扰动量,增加系统的扰动观测精度及扰动抑制能力。同时,通过算法设计实现了经典控制器的复用,减少了设计工作量。仿真实验结果表明:在控制器相同、扰动条件相同的情况下,扰动分离自抗扰控制阶跃响应调节时间减少58.8%,上升时间减少26.5%,且无超调量;在1V2Hz等效扰动下,系统稳态精度提高51.5%,系统性能提升效果明显。在实物验证实验中,对于不同频率的等效扰动,相比PID控制,扰动分离自抗扰控制稳态精度提升50%以上,有效地提高了光电稳定平台的稳态精度。     

自抗扰技术在高精度跟瞄系统中的应用

介绍了一种应用于高精度跟瞄系统的自抗扰控制器。通过与常规PID比较,对该控制器进行了功能分析,并结合实际系统,分析出其在控制上的优越性;分别采用PID控制器和自抗扰控制器对高精度跟瞄系统的速度环进行了设计。在Matlab仿真和实验验证中得到了一致的结果:自抗扰控制器能改善伺服系统的速度响应特性,可以实现阶跃响应快速无超调。在突发扰动条件下,自抗扰控制器的跟踪精度稳定性和鲁棒性均优于常规PID控制器。     

基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统

针对自抗扰控制(ADRC)中需要整定参数较多,且无明确物理意义,只能采取试凑法的问题,提出了线性ADRC的控制方法,并将其应用于永磁同步电机的速度环中。线性ADRC需调整的参数大大减少,调节过程得以简化,且减少了计算量,便于硬件控制器实现,控制效果却与非线性ADRC相当。通过仿真试验,与PI控制和ADRC进行比较,可得出线性ADRC克服了非线性ADRC其参数调整难度大的缺点,保留了其静动态性能和鲁棒性较好的优点。     

半捷联导引头混合自抗扰控制系统设计

为了使半捷联导引头在干扰力矩和刻度尺误差引起的耦合干扰及其他不确定干扰下仍具有很强的鲁棒性,提出了伺服系统混合自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control,ADRC）方案。首先,建立了导引头半捷联稳定平台数学模型;其次,设计了半捷联导引头稳定平台混合自抗扰控制系统,通过对自抗扰稳定回路频带特性进行研究,分析了控制器参数对控制性能的影响,给出了控制参数设计原则;最后,对混合自抗扰控制方案进行了数字仿真验证。仿真结果表明:相比于传统控制器,混合自抗扰控制器能获得更好的控制精度,能有效克服干扰力矩和刻度尺误差对导引头的影响,在典型弹体频率2 Hz处隔离度幅值比传统控制器最多能降低约67.9%。研究成结果可为半捷联导引头稳定控制系统的设计提供指导。     

基于自抗扰的导弹一体化制导控制设计研究

采用自抗扰控制方法研究了一体化制导控制设计问题。根据导弹俯仰通道动力学模型和弹目相对运动模型,通过简化建立了含建模误差和不确定性的、具有级联形式的一体化状态模型,在此基础上设计了三个彼此相关的自抗扰控制器构成一体化控制。由于自抗扰控制器内涵的扩张状态观测器可在线估计由导弹气动参数摄动、目标机动及建模误差等引起的不确定性,并对不确定性能够进行补偿,因此设计的一体化控制器对未知不确定性具有良好的鲁棒性。仿真结果证明了基于自抗扰控制技术的一体化制导控制的有效性。     

Data-driven iterative tuning based active disturbance rejection control for piezoelectric nano-positioners

The nano scale motions of piezoelectric actuated nano-positioning systems are very sensitive to operating tasks, external disturbances, as well as variations of system dynamics. In this paper, a data-driven Iterative Feedback Tuning (IFT) based Active Disturbance Rejection Control (ADRC) approach is developed to optimize the control performance by conducting controller parameter tuning iteratively from experimental test data. In particular, a parameterized input-output form of the linear ADRC controller is derived for the nano-positioner, where the IFT algorithm is applied to solve the established optimization problem to get the optimal control parameters. The proposed method is verified in simulations where the selection of control criterion and the impact of update step-size are also discussed. Single-axis and dual-axes real-time experiments are finally conducted on an X-Y piezoelectric actuated nano-positioner, which demonstrate significant performance improvement on nano-positioning and tracking over the conventional ADRC method.     

拼接镜面望远镜位移促动器系统的自抗扰控制

针对拼接镜面望远镜主动光学控制技术的要求,设计了一种改进型自抗扰控制器以改善位移促动器系统的位置跟踪性能和提高抗扰动能力。首先,建立了拼接镜面位移促动器系统及扰动风载的数学模型;设计了改进型自抗扰控制器,并给出了控制器参数选择的方法。其次,对位移促动器控制系统进行了仿真分析,验证了控制器的可行性。最后,利用风载扰动模拟装置,在位移促动器系统中引入扰动,并对比改进型自抗扰控制器与线性自抗扰控制器以及PID控制器控制性能。实验结果表明,改进型自抗扰控制器系统阶跃跟踪的稳定时间为201 ms,稳态均方差为7.1 nm,无超调;风载干扰实验中,改进型ADRC的最大偏差值为38.8 nm,稳态均方差为7.6 nm,改进型ADRC的性能明显优于线性自抗扰控制器和PID控制器,对提高位移促动器系统的性能有较高的实用性。     

自适应串级自抗扰弹性飞翼无人机姿态控制

文中针对飞翼无人机因其宽泛的飞行包线和特殊的布局带来的飞行控制技术难点,给出了一种自适应串级自抗扰飞翼无人机宽包线控制算法。首先,推导了适用于该算法的弹性飞翼无人机的非线性数学模型;其次,分别设计了弹性飞翼无人机的内环和外环自抗扰姿态控制器。自适应自抗扰控制器利用扩张状态观测器进行估计并动态反馈补偿,再利用NLSEF 抑制补偿残差;不需要无人机精确的模型参数,也无需精确的气动参数及摄动界限。仿真分析显示所设计的自适应自抗扰控制器较好地解决了弹性飞翼无人机从低空低速到高空高速的鲁棒控制,能够克服干扰及气动模态参数大范围摄动的影响。     

一种自适应模糊PID控制器应用仿真

研究了一种误差驱动型自适应模糊PID控制器在二阶时滞系统中的应用。选择系统的稳态误差和误差变化率为PID参数自适应模糊调整的前件变量,将前件变量模糊化为7个论域期间,建立了PID参数调整的模糊规则表,查表得PID参数的后件参数,采用极大值反模糊化规则得到具体PID控制参数。仿真结果表明采用该控制器后系统的调节时间大大缩短,控制效果令人满意。     

基于Matlab的模糊PID控制系统设计及仿真

模糊PID控制是利用PID参数整定经验来使模糊控制器自动整定其参数,从而使PID控制器以变应变。文中采用Matlab软件设计模糊PID控制器,并应用于控制锅炉液位。通过实验仿真比较研究PID控制、模糊控制及模糊PID控制的控制效果。实验结果显示,模糊PID控制效果理想,具有较好的应用前景。     

Adaptive Fuzzy Control of Nonlinear in Parameters Uncertain Chaotic Systems Using Improved Speed Gradient Method

This paper presents an adaptive fuzzy controller for Nonlinear in Parameters (NLP) chaotic systems with parametric uncertainties. In the proposed controller, the unknown parameters are estimated by the novel Improved Speed Gradient (ISG) method, which is a modification of Speed Gradient (SG) algorithm. ISG employs the Lagrangian of two suitable objective functionals for on-line estimation of system parameters. The most significant advantage of ISG is that it is applicable to NLP systems and it results in a faster rate of convergence for the estimated parameters than the SG method. Estimated parameters are used to design the fuzzy controller and to calculate the Lyapunov exponents of the chaotic system adaptively. Furthermore, established on the well-known Takagi–Sugeno (T-S) fuzzy model, a LMI (Linear Matrix Inequality)-based fuzzy controller is designed and is tuned using estimated parameters and Lyapunov exponents. Throughout the controller design procedure, several important issues in fuzzy control theory including relaxed stability analysis, control input performance specifications, and optimality are taken into account. Combination of ISG parameter estimation method and T-S-based fuzzy controller yields an adaptive fuzzy controller capable to suppress uncertainties in parameters and initial states of NLP chaotic systems. Finally, simulation results are provided to show the effectiveness of the ISG and adaptive fuzzy controller on chaotic Lorenz system and Duffing oscillator.     

永磁同步电机伺服系统控制中的自抗扰控制策略

本文以高精度伺服系统中的永磁同步电机变速扫描为研究对象,针对自抗扰控制器中跟踪微分器(trace differentiator,TD)及扩张状态观测器(expansion state observer,ESO)模块的延时响应和参数复杂等缺点,设计了一种改进的自抗扰控制器,有效简化了其TD和ESO模块并减少可调参数,以实现内外干扰较大的环境下电机的高精度快速响应。将该控制器应用到某型号项目的伺服摆扫镜机构中,并将其性能与同条件下传统比例-积分-微分(proportion-integration-differential,PID)控制器性能作对比。实验结果表明:改进的自抗扰控制器表现出优于PID的控制性能,0°/s^10°/s响应时间75 ms,超调小于6%,稳态精度达到±1%;变速跟踪过程转速波动小,无超调,扫描周期时间波动小于0.0014 s,起始位置角度定位精度高于0.0015°,满足型号项目指标要求。改进的自抗扰控制器对其他搭载永磁同步电机实现变速跟踪扫描的系统也有一定的参考价值。