六腿滚动式奔跑机器人的控制器设计

讨论了一种欠驱动六腿滚动式奔跑机器人的控制律设计问题.考虑存在外部干扰和模型参数不确定的影响,在机器人俯仰和横滚2个方向上分别提出了鲁棒H_∞最优和滑模变结构控制策略.首先,对机器人俯仰和横滚2个方向上分别建立动力学模型,并通过线性化近似转化为状态空间方程;其次,设计鲁棒H_∞最优控制器和滑模变结构控制器,以考虑机器人模型的参数不确定性,并对外部干扰进行有效抑制;最后通过数值仿真进行了验证.     

AUV的精确航迹跟踪系统的鲁棒控制

为了解决外界海洋环境干扰下水下无人航行器(AUV)的精确航迹跟踪控制问题,针对欠驱动AUV动力学运动模型不确定性,将三维航迹跟踪控制分解为水平面和垂直面跟踪控制问题,分别建立了AUV水平面和垂直面动力学模型,在设计模型时考虑了线性近似产生的误差、不确定性和外界干扰的影响,根据鲁棒H∞控制理论设计了航向控制器和纵倾控制器.仿真结果表明,系统存在外界海流情况下,AUV能够克服外界干扰海流的影响运动到设定航迹上,跟踪误差收敛于0,控制效果良好.文中所设计的鲁棒H∞控制器能够有效克服外界干扰的影响,较精确的实现了航迹跟踪.     

双直线电机伺服系统动态同步进给的鲁棒H∞控制

以两台直线电机作为高速度、高精度龙门移动式镗铣床的龙门柱纵向进给的传动构构为应用背景.采用直接传动方案，对同一直线伺服系统内双位置环间的动态同步进给控制问题进行了研究.基于H_∞控制理论设计了一个同步传动控制器，通过对电流环进行补偿控制提高响应速度实现动态同步进给来保证系统的同步精度；由IP位置控制器来满足位置系统跟踪性能要求.仿真结果表明了所设计方案的合理性和有效性.既保证了闭环系统的鲁棒稳定和具有好的跟随性能，又抑制了模型摄动及外部干扰对系统的影响，保持了系统的鲁棒性能.     

基于QFT的双直线电机鲁棒同步控制

针对龙门移动式镗铣床双直线电机的同步进给问题,提出了将交叉耦合控制器和QFT(定量反馈理论)鲁棒控制器相结合的控制策略.由于两个子系统之间存在机械耦合,因此利用交叉耦合控制器来增加两轴之间的匹配程度,以减小位移同步误差;把QFT鲁棒控制器作为子系统速度控制器,以解决电机参数变化和其他扰动等不确定性因素对同步精度的影响.仿真结果表明,所提出的控制方案是有效的,提高了系统的同步精度.     

多缸电液调平系统相邻交叉耦合同步控制

针对某导管架平台电液调平系统多缸运动同步控制问题,引入最小相关轴数控制思想,基于相邻交叉耦合控制和滑模变结构控制理论,设计了多缸运动同步控制器,该同步控制器由1个单通道跟踪误差控制器和2个相邻同步误差控制器构成.对单通道子系统中由于长管路存在导致的时延问题,提出了一种具有滑模预估结构的误差跟踪控制器,并以四缸运动同步控制系统为例进行了仿真研究,结果表明该同步控制方法具有较好的控制效果和较强的鲁棒性,证明了方法的有效性.     

端框移动平台双驱同步控制系统设计

在某型飞机数字化装配系统中,为了解决大尺寸、大负载端框移动平台两轴驱动位置不同步问题,将交叉耦合技术引入自适应控制,提出自适应耦合同步控制策略.建立端框移动平台双驱机构的非线性数学模型;设计端框移动平台的自适应耦合同步控制算法以及自适应律,根据李雅普诺夫稳定性定理、Barbalat引理及LaSalle引理证明系统的稳定性和收敛性;完成基于自适应耦合同步控制的双轴闭环控制系统设计,在保证单轴跟踪精度的同时实现双轴同步控制.实验结果表明,基于自适应耦合同步控制的端框移动平台位置跟踪误差小于0.040mm,位置同步误差最大值为0.011mm.     

大型装备多轴电液执行器同步控制

为提高大型装备多轴电液执行器的同步精度,建立运动系统的动态数学模型,提出一种主从同步控制方案.它由前馈控制器,卡尔曼滤波器以及PI反馈控制器组成.与位移微分并滤波相比,卡尔曼滤波器可以在噪声环境下获得平滑且相位滞后小的速度估计;前馈控制可加快系统的响应速度;采用PI控制器可以抑制模型不确定性以及负载变化对同步性能的影响.在Matlab/Simulink环境下,比较分析2种速度估计方法以及3种同步控制方法的性能.仿真结果表明,该方法响应快速并且具有较强的抵抗噪声干扰的能力.将该方法应用于实际系统中,实验结果表明,该方法具有较好的动态性能,并且能够有效克服噪声以及负载变化的影响;同步精度有效控制在±2 mm之内.     

基于H∞控制理论的直线电机同步传动控制器设计

以两台直线电机作为高速度、高精度龙门移式镗铣床的龙门柱纵向进给的传动机构为应用背景,基于Ｈ∞鲁棒控制理论设计了一种同步传动控制器。其中,由ＩＰ积分－比例位置控制器满足位置系统跟踪性能要求;由Ｈ∞反馈控制器保证同步精度。仿真结果表明了所提出方的合理性和有效性。     

基于H_∞控制理论的直线电机同步传动控制器设计

以两台直线电机作为高速度、高精度龙门移动式镗铣床的龙门柱纵向进给的传动机构为应 用背景,基于Ｈ_∞鲁棒控制理论设计了一种同步传动控制器．其中,由ＩＰ积分－比例位置控制器满 足位置系统跟踪性能要求;由Ｈ_∞反馈控制器保证同步精度．仿真结果表明了所提出方案的合理性 和有效性．     

基于模糊 PID 的多伺服电机交叉耦合同步控制

在多电机的运动控制中,确定合适的同步控制方法来提高多台伺服电机的同步控制精度一直是研究的重点。通过建立交流伺服系统模型,采用交叉耦合方式设计多电机同步控制器,并利用模糊P ID算法整定P ID参数,达到提高同步性的目地。在所建立的多电机控制模型的基础上,运用主从方式、常规PID交叉耦合方式以及模糊PID交叉耦合方式分别进行实验,分析了两电机的速度曲线与同步误差。结果表明,模糊PID交叉耦合方式具有更小的动态速降与恢复时间,具有更好的同步性能。     

分离模块航天器自适应队形保持控制

针对分离模块航天器队形保持控制问题,采用模块航天器集群飞行动力学高精度模型,并考虑模块质量的不确定性和外部摄动干扰,设计了一种自适应队形保持控制器,实现了模块轨迹对标称轨道的跟踪,数值仿真验证了该控制器的有效性。     

H型精密运动平台交叉耦合模糊PID同步控制

针对双直线电机驱动的H型精密运动平台由于永磁直线同步电机参数变化和扰动等不确定因素致使两边的运动不同步问题,提出一种交叉耦合模糊PID控制方法.在单轴中采用模糊PID控制作为位置控制器,速度控制器用普通的PI控制,以保证单轴跟踪精度;双轴间引入交叉耦合控制方法,消除双电机之间存在的机械耦合,进而减小了双轴间的位置同步误差.结果表明,将交叉耦合与模糊PID相结合的控制方法能够使H型精密运动平台的同步误差收敛于零,并且使系统具有较好的跟踪性能与鲁棒性.     

具有H_∞性能的轮式移动机器人非线性控制器设计

针对移动机器人动力学模型中的参数不确定性和扰动不确定性问题,提出了具有H_∞跟踪性能的自适应反步控制方法。首先,以线速度和角速度为虚拟的控制输入,设计了具有渐进稳定性的运动学轨迹跟踪控制器。其次,针对动力学系统中存在的不确定参数,采用自适应方法对其进行在线估计,该方法通过引入不连续映射保证了参数估计值的有界性。然后,采用反步法设计了动力学控制器,同时,在Lyapunov框架下证明了该控制器对扰动具有H_∞性能。最后通过仿真试验证明,即使在参数未知的情况下,该控制器也能够控制移动机器人跟踪上参考轨迹,且当系统存在外部扰动时,系统输出偏差能够收敛到有界范围内。由此验证了本文方法能够有效抑制系统参数变化及扰动对控制性能的影响。     

六滑块虚拟轴机床的MBDA与H∞控制

6滑块结构虚拟轴机床具有机械结构简单。控制复杂的特点．由于6个滑块之间在机械方面存在着强耦合，如何消除耦合，实现高精度控制。从而充分体现这种结构的优点。是应该首先解决的问题．基于模型的扰动抑制(MBDA：Model-Based Disturbance Attenuatin)控制引入I—P位置控制器中，使系统与单纯的I—P位置控制器相比响应速度大大加快。精度也很大提高．H∞负载扰动观测器的补偿作用．进一步改善了系统的控制性能．     

直线永磁同步伺服电机H_∞鲁棒位置控制器设计

对于直线永磁同步伺服电机伺服系统,提出了一种高精度的Ｈ∞鲁棒位置控制器．其中,使用 Ｈ∞鲁棒控制理论设计反馈控制器,在保证闭环系统稳定的前提下,抑制模型摄动及外部干扰对系 统的影响,针对被控对象的标称模型设计ＩＰ积分－比例位置控制器,以满足位置系统性能要求．设 计的控制器既保证了系统的鲁棒性,又保证了系统的跟踪性能．仿真结果表明了提出方案的合理性 和有效性     

直线伺服虚拟轴机床H∞鲁棒控制的研究

对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)驱动的6自由度虚拟轴机床提出H_∞鲁棒控制的新方法.将负载扰动和各杆间耦合扰动的抑制问题归结为标准的H_∞控制问题；基于Riccati不等式的处理方法，通过求Riccati不等式的对称正定解得到H_∞控制器，以保证系统的鲁棒性.仿真实验结果表明，用该方法设计的虚拟轴机床控制系统具有良好的抑制扰动和跟踪给定的效果，从而保证机床运动协调、姿态合理.     

船舶电站同步发电机H_∞调压器的仿真研究

船舶电力系统电压的稳定性主要取决于船舶电站同步发电机调压系统的电压响应特性.为了抑制负荷的扰动,提高同步发电机调压系统的动态性能,本文将H∞控制理论应用于同步发电机调压系统的设计,将系统的性能要求转化为标准H∞控制问题.首先分别建立相复励装置和无刷励磁同步发电机的数学模型,然后建立采用H∞调压器的同步发电机调压系统的数学模型.针对外部干扰和模型的不确定性,H∞调压器的设计可以归结为混合灵敏度问题.在分析同步发电机模型不确定性的基础上,合理地选取加权函数,通过解Riccati方程,得到H∞调压器.计算机仿真结果表明,本文设计的H∞调压器能在充分考虑系统模型不确定性的情况下,有效地提高系统的动态性能和抑制扰动的能力,改善船舶电力系统电压的稳定性.     

植保机喷杆的鲁棒保性能控制

为了使植保机喷杆在作业过程中能平稳施药,基于植保机喷杆状态空间模型,应用鲁棒保性能控制理论设计状态反馈控制器,使系统在考虑模型不确定性的情况下具有鲁棒性.引入了H_∞理论来抑制外部扰动对被控输出带来的不良影响,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了喷杆系统满足二次稳定、H_∞性能约束和存在性能指标上界的条件.仿真结果表明,所设计的控制器能使存在不确定性和外部扰动的植保机喷杆系统具备较强的鲁棒性,有效抑制喷杆的有害振动.     

时滞递归神经网络的H∞稳定与同步控制

通过设计连接权的更新律,研究时滞递归神经网络的H∞稳定性问题,建立基于线性矩阵不等式的H∞稳定性判据.所设计的连接权更新律可以减少时滞递归神经网络模型中参数不确定性的影响,进而增强系统的鲁棒性.将所提方法应用到时滞递归神经网络的H∞同步控制问题,并建立相关的同步判据.最后,通过算例说明所提方法的有效性.     

不确定广义系统的非脆弱鲁棒H∞控制

讨论不确定广义系统的非脆弱鲁棒H_∞控制器的设计问题,利用Lyapunov稳定性理论及广义系统的特性,获得了不确定广义系统的非脆弱控制器使得闭环系统渐进稳定且具有给定的H_∞扰动抑制水γ的相关条件.针对控制器具有加法不确定性的扰动情形,给出了非脆弱控制器的设计方法和其算法过程.