机器人关节摩擦建模与自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制

目的:补偿机器人关节摩擦力矩,提高关节轨迹跟踪效果。方法:以直流伺服电机和谐波减速器组成机器人关节为对象,基于Stribeck模型建立摩擦模型;采用最小二乘法和Matlab编程辨识模型参数;利用自适应RBF神经网络算法对系统模型参数误差引起的未建模动态进行在线观测;将观测结果补偿到计算力矩控制器中,建立含摩擦模型的自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制器,推导出控制参数的约束条件。结果:基于自主设计的机器人关节进行对比实验。实验表明,含摩擦模型的自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制追踪误差是无摩擦模型的自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制追踪误差的55.12%,是传统计算力矩控制追踪误差的31.28%。结论:本文的控制方法提高了机器人关节轨迹跟踪精度。     

一种提高舰载大负载光电平台稳定精度的方法

大负载对舰载光电平台主要有两个方面的影响:一是谐振频率降低,系统频带变窄;二是扰动力矩增大.要保证稳定精度,需要提高系统的力矩刚度,同时对扰动进行补偿.本文提出在以测速机构成的速度闭环中加入电流环,同时用陀螺进行角速度前馈,用扰动观测器对扰动力矩进行补偿的方法.理论和仿真结果表明:电流环能够提高系统的力矩刚度,陀螺前馈...     

RBF网络在编码器误差补偿中的应用

利用径向基函数(RBF)网络进行光电编码器误差补偿,具有非线性处理特性好、逼近精度高等特点.针对RBF网络在工程应用中的特点,文中首先介绍了RBF修正模型与编码器检测转台的结合应用 ,在进行编码器误差检测的同时即可完成仿真分析;再进一步根据算法在数字信号处理器(DSP)中的应用,介绍了算法的优化方法.实际工作表明:将建模与检测相结合,效果直观,方法灵活;优化后的补偿算法在满足运算时间的基础上并未对补偿精度带来明显影响,可将系统精度提高1～3倍.     

基于变分模态分解的复杂航天器姿态扰动分析EI北大核心CSCD

以复杂航天器姿态控制系统为研究对象,在考虑航天器配置挠性帆板和充液贮箱的复杂情况下,对姿态控制系统闭环中由于帆板挠性和液体晃动产生的干扰力矩进行特性分析。基于虚功率法建立复杂航天器整体动力学方程,同时建立帆板振动和液体晃动动力学方程;采用相平面控制律完成复杂航天器姿态闭环控制仿真,对帆板挠性和液体晃动产生的干扰力矩进行数据采集;基于变分模态分解法对扰动力矩时域数据进行时频分析得到其扰动特性,为后续扰动抑制算法的设计提供理论基础。通过数学仿真结果表明该方法的适用性和准确性。     

扰动跟踪控制系统设计与仿真

在 60 Nm间随机变化的扰动力矩作用于一个实际设备的控制系统时,对其引起的跟踪误差作了仿真分析。并在研究扰动引起的稳态误差、系统结构及和参数之间关系的基础上,设计了控制系统的扰动补偿器。对扰动补偿控制系统进行了仿真,结果表明,扰动补偿控制可以减小或消除风力矩扰动引起的跟踪误差。     

利用RBF神经网络提高温度测量精度

本文介绍在压力测量时,为提高测量精度,利用径向基函数神经网络(RBF)和智能温度传感器DS1822进行温度补偿,改善其测量精度的新方法.RBF网络具有良好的非线性映射能力,自学习和泛化能力,采集样本数据训练构成具有双端输入、单端输出网络模型,采用改进的算法实现测量精度.     

利用RBF神经网络提高温度测量精度

本文介绍在压力测量时,为提高测量精度,利用径向基函数神经网络(RBF)和智能温度传感器DS1822进行温度补偿,改善其测量精度的新方法。RBF网络具有良好的非线性映射能力,自学习和泛化能力,采集样本数据训练构成具有双端输入、单端输出网络模型,采用改进的算法实现测量精度。     

基于RBF神经网络的结构光三维视觉检测方法研究

研究了基于RBF神经网络的结构光三维视觉检测方法。该方法利用了RBF网络良好的非线性映射能力以及学习、泛化能力，通过采用高精度样本数据训练RBF网络，最终建立起了用于结构光三维视觉检测的RBF网络模型。与常规方法相比，它不需要考虑视觉模型误差、光学调整误差等对视觉检测系统测量精度的影响，因而能够有效地克服常规建模方法的不足，保证了检测系统具有较高的精度。     

基于H2/H∞优化的微纳卫星饱和姿态控制器设计

针对微纳卫星的鲁棒抗饱和姿态控制问题,提出了一种新的基于混合H2/H∞优化的PID饱和姿态控制器设计方法.该方法不仅考虑了空间环境干扰力矩和星体转动惯量不确定性对姿态控制系统的影响,而且考虑了由于物理结构的限制和能量消耗的限制带来的输入饱和问题以及由执行机构安装误差和输入干扰导致的输入不确定性问题,因而能够有效地提高姿...     

高精度航天器太阳能电池阵减扰驱动方法

为减小太阳能电池阵对日跟踪驱动过程所产生的扰动,基于电池阵及其驱动装置机电一体化模型分析了激起电池阵驱动扰动的主要因素,并从稳态力矩平衡方程出发提出了适用于电池阵闭环和开环输入补偿的减扰驱动控制方法。结果表明:步进电机谐波电磁力矩可近似为电池阵转动规律的比例控制环节,其齿槽效应是激起电池阵驱动过程扰动的主要因素之一;两种减扰驱动策略都能有效改善跟踪驱动过程中的速度和力矩稳定度,且不会降低电池阵对日跟踪指向精度,但其减扰效果会随齿槽力矩峰值误差增大而逐渐降低;综合考虑多种因素条件下开环减扰驱动方法较优,在±11%参数误差范围内该驱动方法可以将转速稳定度控制在1%以下,且力矩稳定度优于1.15%。     

基于干扰观测器的波浪升沉模拟及自适应补偿策略研究

海洋装备的快速升级使得海上吊装应用广泛,但吊装设备易受风浪影响,导致系统控制精度降低。为提高海上吊装设备的控制精度,提出了基于干扰观测器的波浪升沉自适应反步补偿策略。以波浪升沉补偿系统为研究对象,对三级海况下的船舶升沉运动轨迹及其电液提升系统的非线性模型进行推导;利用波浪模拟平台模拟船舶的升沉运动,采用基于干扰观测器的自适应反步补偿策略对电液提升系统的非线性误差进行抑制;通过Lyapnov判据验证自适应反步补偿策略的稳定性,并通过仿真和试验对控制器性能进行验证。试验结果表明,相较于传统的PID（proportion integration differentiation,比例积分微分）控制策略,基于干扰观测器的波浪升沉自适应反步补偿策略具有更好的控制效果。对于海上吊装设备的控制系统,基于干扰观测器的自适应反步补偿策略可有效地抑制外界干扰及系统非线性干扰对控制器的影响,提高对海上吊装设备升沉运动的位置补偿精度。     

Satellite attitude stabilization using fluid rings

The three-dimensional attitude stabilization of a satellite using fluid rings is proposed in the present paper. The general formulation of the system that comprises a satellite and three fluid rings, one on each axis, is obtained through Euler’s moment equations. The linearized system model is derived and the stability conditions are obtained. Linear control laws and nonlinear control laws based on sliding mode control techniques are developed for fluid control torques. The numerical simulation of the governing nonlinear equations of motion of the system along with stability analysis establishes the feasibility of achieving desired attitude stabilization of the satellite. The fluid controllers are successful in stabilizing the attitude of the satellite in presence of high attitude disturbance torques and intermittent actuators’ failures. In the case of sudden attitude disturbance torques, the nonlinear fluid controllers outperform the linear fluid controllers with virtually no effect on the satellite attitude response. The proposed attitude stabilization method may find applications in future satellite missions.     

某型航侦CCD相机姿态扰动像移计算

根据某型推扫式航侦相机的工作原理,利用共线方程,以坐标系旋转代替姿态变化,得出像移与姿态扰动和成像倾角的解析表达式.并在此基础上结合工作参数对成像倾角和姿态扰动共同作用下的像移进行仿真,分析其结果知当成像倾角在0.13 rad范围内变化时,像移与成像倾角无关,与姿态扰动量成线性关系;当成像倾角超过这个范围时,像移与成像倾角之间存在非线性,但整体趋势仍然是随着各扰动量的增加而增加.这为同类相机及像移补偿装置的设计提供理论依据.     

引入扰动补偿的多电机滑模协同控制研究

目的 解决多电机协同控制时容易受到非线性和外界扰动等不定因素的影响。方法 基于多电机偏差耦合控制结构,与引入扰动补偿的混合非奇异终端滑模变结构控制相结合,并与传统PI(Proportional Integral)调节器控制效果做仿真对比。结果 本文所提控制算法通过计算机仿真软件进行验证分析,该算法能够使得电机在启动时效果较好,转速误差在受到扰动时效果优于传统PI控制约8.50%;电机转矩在受到扰动后控制效果更加理想,几乎不存在迟滞时间就能达到新的负载转矩值;在受到负载扰动时转速误差波动较小,优于传统PI控制约8.83%。结论 通过计算机仿真验证得出,引入扰动补偿后的混合非奇异终端滑模变结构控制系统的响应时间和收敛速度、控制性能和鲁棒性都要优于传统PI控制的。     

一种基于横摇稳定的多波束测深方法

针对阵列姿态变化造成深水多波束测深声纳测深误差问题,给出了一种基于横摇稳定的多波束测深方法。其基本思路是利用姿态数据实时地改变接收波束相控角,使得合成波束指向角稳定在较小的变化区间内,确保了波束形成后信号来自有效的波束宽度覆盖范围。通过发射时刻三维姿态和接收时刻横摇姿态解算得出波达时刻对应的合成波束指向角,进行声速修正和归位计算得到最终测深点的深度与位置。MATLAB仿真和实际海试数据处理结果表明,该方法能够获得期望方向附近的海底脚印覆盖并且达到较好的精度。     

基于RBF神经网络的液黏调速离合器 活塞位移控制器设计

针对液黏调速离合器存在非线性和控制精度较低,难以满足工业领域较高的传动特性需求等问题,提出了基于RBF (radial basis function, 径向基函数)神经网络的液黏调速离合器活塞位移滑模控制策略。对液黏调速离合器局部结构进行改进,增设位移传感器和导电滑环以采集位移信号;建立了电液比例溢流阀和液黏调速离合器的数学模型,设计并分析了基于RBF神经网络的液黏调速离合器活塞位移滑模控制器;搭建了液黏调速离合器AMESim-MATLAB联合仿真模型。仿真结果表明：基于RBF神经网络的液黏调速离合器活塞位移滑模控制可以有效地适应液黏调速离合器的非线性,并解决滑模控制的抖振问题,能够提高控制精度,使液黏调速离合器控制器具有很好的鲁棒性,可以满足较高的工业需求。     

基于新型趋近律的永磁同步电机动态性能优化

目的 提高永磁同步电机作业时的响应精度和速度,优化其动态反馈性能,解决传统滑模控制中趋近时间与系统抖振相矛盾的问题。方法 采用三闭环控制结构,位置环与电流环采用模糊PID控制方法,速度环采用基于新型趋近律的改进滑模控制方法,添加扰动观测器并给予系统扰动补偿。结果 仿真与在环硬件测试结果表明,文中提出的控制方法与传统三闭环滑模控制相比,相同时间内电机转子位置响应速度提前了0.123 s且无超调,同时明显降低了电磁转矩波动幅度。结论 文中设计的新型趋近律有效改善了传统滑模控制存在的问题,建立的控制系统有效提高了永磁同步电机的响应精度和速度,削弱了永磁同步电机作业时的抖振程度,具有良好的鲁棒性。     

基于GSSEC的开关磁阻电机驱动的海洋绞车主动升沉补偿控制方法

针对目前采用交流变频电机驱动的海洋绞车主动升沉补偿方式存在起动电流大、效率低和能耗大等不足,提出采用开关磁阻电机（switched reluctance motor,SRM）驱动的主动升沉补偿控制方式。首先,建立了开关磁阻电机的数学模型;然后,结合海洋绞车主动升沉补偿的同步控制要求,提出了基于渐进稳态控制信号误差控制（gradual steady state control signal-error control, GSSEC）的开关磁阻电机调速控制方法,并分析了该控制方法的基本原理、具体设计方法及其控制参数的优化方法;最后,对开关磁阻电机调速控制方法的效果进行了仿真分析和试验验证。结果表明：基于GSSEC的开关磁阻电机调速控制方法不仅对时变给定转速有较高的跟踪精度,而且对负载扰动具有较强的鲁棒性,有效提高了海洋绞车主动升沉补偿控制的精度。研究结果对促进海洋绞车主动升沉补偿控制功能的应用具有重要意义。     

改进的RBF神经网络PID算法在电磁振机中的应用

目的为了减少实际工作生产环境对智能组合秤称量精度的影响,增加电磁振动系统对环境的抗干扰性能。方法用RBF神经网络PID算法改进组合秤中的电磁振动系统,并在基础的RBF神经网络PID控制算法上引入动量因子的平方,减少拟合误差和参数调节过程中的震荡现象。结果与基础的RBF神经网络PID控制算法相比,改进后算法的收敛速度更快,拟合精确度更好;当仿真长度增加时,依然可以很好地逼近目标函数。结论改进后的算法使电磁振机的振幅和振动频率更加稳定,可以减少环境中噪音对其的干扰。