基于扩张状态观测器的快速反射镜控制研究

为了提高快速反射镜的动态性能并降低跟踪误差,提出了利用扩张状态观测器引入反馈和灰色PID模型控制相结合的方法,该方法基于音圈电机驱动的快速反射模型,采用离散跟踪微分器对输入信号进行过渡和滤波以及对子系统零点配置,并以扩张状态观测器引入反馈和灰色PID控制,对系统的不确定因素进行了估计和补偿,并同不完全微分PID和基于跟踪微分器的零点配置方法进行了性能比较。采用随机正弦信号进行跟踪仿真,仿真结果表明,采用文中算法的跟踪效果明显优于其他算法,且跟踪误差更小,被控对象的动态性能更优,尤其在系统的模型参数发生变化时。该方法具有良好的工程应用价值。     

基于改进离散跟踪微分器的目标状态估计算法

目前,大多数目标跟踪算法都是基于模型的,不正确的模型经常导致错误的结果。为此,提出了一种不依赖于模型的目标状态估计算法。首先,针对信号跟踪的特点,在控制不受限制的条件下,推导出了二阶离散系统最速控制综合函数;然后,基于此控制函数构造了一种简单的快速离散跟踪微分器;最后,将此离散跟踪微分器与移动平均技术结合用于目标的状态估计。数值仿真结果表明提出的方法对输入信号具有非常好的跟踪能力,能很好地滤除噪声且能给出较好的微分信号。     

自抗扰控制器的分析及设计

自抗扰控制器是利用非线性控制理论而设计的新型控制器。这种控制器不依赖被控对象的精确数学模型,采用跟踪微分器处理参考输入,扩张状态观测器估计系统状态、模型和外扰,非线性状态误差反馈组合,能够实现对被控对象的良好控制。本文总结了自抗扰控制器的调节规律,解决了自抗扰控制器参数难以整定的问题。仿真证明,这种控制器对被控系统具有较强的快速性、适应性和鲁棒性,具有很高的工程实用价值。     

自抗扰控制器的分析及设计

自抗扰控制器是利用非线性控制理论而设计的新型控制器.这种控制器不依赖被控对象的精确数学模型,采用跟踪微分器处理参考输入,扩张状态观测器估计系统状态、模型和外扰,非线性状态误差反馈组合,能够实现对被控对象的良好控制.本文总结了自抗扰控制器的调节规律,解决了自抗扰控制器参数难以整定的问题.仿真证明,这种控制器对被控系统具有较强的快速性、适应性和鲁棒性,具有很高的工程实用价值.     

光电跟踪伺服系统的自适应差分进化算法辨识

为了获得准确的光电跟踪伺服系统的模型,采用自适应差分进化算法对光电跟踪伺服系统进行辨识研究,该算法根据辨识误差平方和自动调整变异、交叉因子。在输入为正弦离散数字信号下辨识系统的离散模型。为了验证算法的有效性,在频域内与扫频法辨识的一、二阶模型和系统实际输出比较研究。实验结果表明:在相同正弦离散信号条件下,辨识输出与系统实际输出基本一致,与扫频法的RMSE相比减小了20.33%,二阶模型在高频段偏离系统实际输出稍大些,一阶系统输出与系统实际输出基本一致。研究结果表明,自适应差分进化算法计算量小,方法简便,辨识准确,在光电跟踪伺服控制领域具有一定的工程应用价值。     

电液伺服系统的自适应滑模跟踪控制研究

针对电液伺服系统的跟踪控制问题,在系统模型不确定性参数的界未知的情况下,提出一种自适应滑模控制方案。该方案的主要思想是用滑模方法抑制系统中的外干扰力扰动,对系统不确定性参数进行自适应估计,用估计值来补偿不确定性参数的变化。对于系统全局稳定性,采用李雅普诺夫稳定性理论给出了严格的证明。仿真结果表明了该方案具有良好的跟踪性能和鲁棒性。     

一种同轴跟踪系统的自适应前馈方法

在同轴跟踪雷达系统中，前馈是为了克服伺服系统的二阶动态滞后而采取的一项关键技术。文中结合同轴跟踪系统模型，将前馈引入计算机数据处理部分，提出一种自适应前馈方法，并结合专门开发的同轴跟踪系统仿真软件，对前馈参数的选取进行了讨论。最后与无前馈的传统单脉冲雷达的仿真跟踪试验进行对比，验证了其自适应前馈的效果。     

基于定量反馈理论的天线稳定平台跟踪控制系统设计

在对某天线稳定平台跟踪装置模型辨识并得到带有参数不确定性线性模型的基础上,根据定量反馈理论对俯仰轴的跟踪伺服系统进行鲁棒控制器设计.综合考虑被控对象的模型不确定范围和系统的稳定性能指标、抗干扰指标,实现一定范围参数摄动系统的强鲁棒性.仿真结果表明:在模型参数摄动时系统阶跃响应的超调量和调节时间基本一致.验证了设计方法的可行性和有效性.     

模型参考自适应控制技术在雷达伺服系统中的应用

针对大型精密机械跟踪雷达测角分系统中的伺服系统,提出了用模型参考自适应技术解决伺服中慢时变的或未知非线性参数的影响。这些非线性参数包括天线刚度,粘滞摩擦,静摩擦等。采用滤波导数取代微分导数以简化模型参考自适应技术的实现。结合工程,给出了线性控制和模型参考自适应控制的仿真结果。仿真结果表明,采用模型参考自适应控制技术的系统优于传统的线性控制。     

基于LMS算法的自适应控制在稳定回路中的应用

成像器稳定跟踪平台的稳定回路设计是一种高精度、高动态响应的伺服回路设计，为实现较好的控制特性，提出了一种基于LMS算法的Adaline网络参数自适应控制方法，根据被控对象的参数变化，实时调整控制器的参数，由于算法相对简单，满足实际工程应用的要求。为了避免自适应算法运算对系统响应快速性的影响，设计了基于常规控制和自适应控制的双模态控制器结构，根据实际工作条件，进行控制策略的实时切换，既保证了系统响应的快速性，又保证了控制精度。实验结果表明，采用该方法实现的稳定回路具有良好的动态和静态特性。     

复合轴精跟踪系统伺服带宽的优化设计

复合轴精跟踪系统决定了空间光通信APT系统最终的控制精度,需要很高的伺服带宽、伺服刚度和控制精度。针对该要求,根据精跟踪系统的性能指标和各频段的作用建立对应的期望传输特性和精跟踪系统的频率特性测试系统,对输出数据进行多项式预测滤波,采用递推最小二乘法辨识被控对象传递函数的各个参数,最终得到补偿校正函数,为精跟踪系统带宽的全频段优化设计探索出一种简便有效的设计方法。实验分析表明:精跟踪伺服带宽达到300 Hz以上,系统稳定且响应快速,测试跟踪误差约为±2μrad,各项性能指标均满足精跟踪系统的应用需求。     

Development of new training algorithms for neuro-wavelet systems on the robust control of induction servo motor drive

A robust wavelet neural network control (RWNNC) system is proposed to control the rotor position of an induction servo motor drive in this paper. In the proposed RWNNC system, a wavelet neural network controller is the main tracking controller that is used to mimic a computed torque control law, and a robust controller is designed to recover the residual approximation for ensuring the stable control performance. Moreover, to relax the requirement for a known bound on lumped uncertainty, which comprises a minimum approximation error, optimal network parameters and higher order terms in a Taylor series expansion of the wavelet functions, an RWNNC system with adaptive bound estimation was investigated for the control of an induction servo motor drive. In this control system, a simple adaptive algorithm was utilized to estimate the bound on lumped uncertainty. In addition, numerical simulation and experimental results due to periodic commands show that the dynamic behaviors of the proposed control systems are robust with regard to parameter variations and external load disturbance.     

空间光通信中精跟踪控制器的设计

精跟踪伺服系统设计是APT的核心技术,决定了通信链路能否建立以及通信系统的性能.针对空间光通信中压电陶瓷驱动FSM偏转具有非线性、时变不确定性和纯滞后等特性,提出变论域自适应模糊PID控制方法.引入变论域思想,并通过对输入变量加入伸缩因子的方式来实现变论域的目的,自适应能力和抗干扰能力明显增强.可有效解决稳定性与准确性的矛盾.实验结果表明:模糊PID控制算法增强了伺服系统鲁棒性,并提高了伺服系统实时性;跟踪精度可达到5μrad,对卫星平台振动和大气湍流引起信标光斑抖动有一定的抑制作用,能够满足空间光通信精跟踪精度的要求.     

Antisway Tracking Control of Overhead Cranes With System Uncertainty and Actuator Nonlinearity Using an Adaptive Fuzzy Sliding-Mode Control

An adaptive fuzzy sliding-mode control (AFSMC) is presented for the robust antisway trajectory tracking of overhead cranes subject to both system uncertainty and actuator nonlinearity. First, a fuzzy sliding-mode control (FSMC) law is designed for the antisway trajectory tracking of the nominal plant. In association with a conventional trajectory tracking control law, this FSMC law guarantees asymptotic stability as well as improved transient response of the load sway dynamics while the trolley tracking error dynamics is rendered uniformly asymptotically stable. Second, a fuzzy uncertainty observer is designed to cope with system uncertainty as well as actuator nonlinearity present in an actual plant, and it is incorporated with the FSMC law for the development of the AFSMC law. In addition to stability analysis, the robust performance of the proposed AFSMC law is verified via numerical simulations and experiments.      

基于Canny检测算法实现的目标跟踪

为了设计一种实时高效、稳定可靠的图像目标跟踪系统平台,避免因图像边缘提取效果差而引起跟踪失败,采用自适应Canny边缘检测算法。该自适应算法能够很好的确定平滑参数以及高、低两个阈值,更好的获得图像边缘图。经Canny算法处理图像目标后,获得目标的单像素边缘图,根据边缘图计算得到目标质心。利用最小二乘法拟合出目标的运动轨迹,同时可根据时间间隔预测出目标质心的下一位置,控制伺服机构,实现目标跟踪。实验表明,采用Canny算法的目标跟踪系统,能够满足实时跟踪的需要。     

干扰条件下反舰导弹导引头伺服系统研究

反舰导弹导引头伺服系统对于目标搜索、目标跟踪和目标参数测量起着重要作用,它的精度直接影响反舰导弹制导精度.首先根据导引头伺服系统结构,在干扰条件下对导引头角稳定回路、角跟踪回路和角预定回路进行分析,建立导引头伺服系统数学模型;为提高导引头抗干扰能力,在角跟踪回路中引入Kalman滤波器,通过滤波可以为系统提供精确的目标数据;然后结合工程实际,构建导引头伺服系统的Simulink控制模型,并进行动态仿真;最后得到系统的动态响应结果.仿真结果表明,该方法可以有效提高导引头的响应速度和跟踪精度,为反舰导弹雷达导引头的工程设计提供了科学依据.     

Image-based fuzzy control system

A novel image-based fuzzy control (IBFC) scheme is developed to imitate the way humans use visual information to control objects. A CCD camera gathers images of the controlled plant, and a simple algorithm analyses the images. The proposed image analysis algorithm utilises image information more intuitively than visual servo control systems. The difference between a reference image and the current image is numerically expressed and directly used by a fuzzy control system using a human-like control law. To investigate the effectiveness of the proposed IBFC scheme, it is applied to control an inverted pendulum system. Simulation results show that the IBFC system can achieve favourable tracking performance without prior knowledge of the controlled plant.     

DSP-based integral variable structure model following control forbrushless DC motor drivers

The design and implementation of digital signal processor (DSP) microprocessor-based brushless DC motor servo control drivers are presented. The integral variable structure model following control (IVSMFC) approach is presented to achieve robust accurate servo tracking. A design procedure is developed for determining the control function, the coefficients of the switching plane, and the integral control gain such that the error between the state of the model and the controlled plant is to be minimized. Simulation and experimental results show that the proposed approach can achieve accurate velocity/position servo tracking in the presence of load disturbance and plant parameter variations     

基于模糊自适应的智能车驱动与转向协同控制研究

为改善智能车驱动电机调速与舵机转向的协调性,简化调参适配步骤,提出了基于MK60FN1(MK60)芯片的驱动与转向协同控制的模糊自适应控制方案。MK60计算出摄像头拍摄图像中车体与车道中线的位置偏差和角度偏差,根据位置偏差与舵机角度、角度偏差与测量到的车速,采用局部参数优化理论设计模糊自适应控制算法实时调整驱动电机和舵机的可调增益实现协同控制。与驱动、转向分开独立控制的策略相比较,本方案减小了稳态误差,智能车能够更快完成自主循迹,稳定性更好。