新型复合控制数字逆变电源研究

基于重复控制和PID控制方法,提出了新型复合控制方法,在稳态时采用重复控制,在非周期扰动时采用PID控制,试验结果表明,该控制方法在具有高质量的稳态波形的同时,对非周期扰动也具有很快的响应速度,使正弦波逆变电源系统获得了良好的稳态和动态特性。     

受激并车弧齿锥齿轮系统两参量平面上解域界结构

为掌握齿轮系统激振参数对系统动态特性的影响规律,建立了考虑多种激励的并车弧齿锥齿轮系统非线性动力学模型。应用胞映射（CMM）与区域离散分解技术（DDM）构建并数值求解了多组两参量平面上的解域界结构,算法基于吸引子在 Poincaré 截面上的点映射准则。通过分岔图和最大 Lyapunov 指数等分析了系统稳态特性,结果表明,啮合频率分岔路径上外加误差激励可使分岔中的部分周期分支收缩和转变。求解了阻尼比和综合传动误差分别与其他参数配置下的解域界演变,解析出周期域、混沌带与边界胞等分布特征,确定了目标参数域中周期分岔全局覆盖性态,通过最大Lyapunov 指数和 Poincaré 映射验证了解域界算法中各态子域胞集的有效性。     

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。     

基于ADRC的网络化运动控制系统高精度轮廓跟踪控制

本文研究了具有重复任务性质的网络化运动控制系统高精度轮廓跟踪控制问题。首先,分析了网络时延给系统带来的影响,基于自抗扰控制设计了单轴跟踪控制器,将时变时延带来的不确定性建模为系统总和扰动的一部分,设计扩张状态观测器对总和扰动进行估计,并在前馈通道中对其进行补偿,消除时变时延影响,得到稳定的单轴跟踪控制。其次,基于迭代学习交叉耦合控制设计了轮廓误差补偿控制器,实现高精度轮廓跟踪控制。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。这种控制方法在设计过程中不依赖于系统模型信息,为网络化运动控制系统轮廓跟踪控制方法的研究及应用提供了一种新的思路。     

基于通用选择性分数重复控制的磁悬浮转子谐波电流抑制

在磁悬浮转子系统中,转子的质量不平衡和传感器误差不可避免地会产生谐波电流,由此产生谐波振动。重复控制是一种消除控制系统周期性扰动的方法,传统的重复控制器等效地补偿所有谐波频率分量。然而,在磁悬浮转子系统中,谐波电流中低次谐波成分通常表现为主导谐波。针对这些问题,提出了一种基于通用的选择性分数阶重复控制的磁悬浮转子系统的谐波电流抑制方法,建立了kn+i阶离散周期序列的内模。通过引入具有独立控制增益的并联重复控制结构,并根据具体谐波幅值大小调整每个支路控制器增益,加快了系统的瞬态响应速度;采用分数延迟滤波器实现了抑制低次主导谐波时的频率的自适应,给出了系统稳定性判据。在磁悬浮转子系统中验证了该方法的有效性。     

随机敏感度函数法在非自治非线性系统中的应用

研究非自治微分动力系统周期吸引子受弱高斯白噪声扰动后的分布特性。基于频闪映射将微分动力系统离散为映射,通过求解映射系统周期吸引子的随机敏感度函数,构造置信椭圆来刻画随机吸引子的分布情况,从而避免了求解矩阵微分方程的边值问题,只需求解矩阵代数方程即可。研究了Duffing方程随机周期吸引子的分布情况,结果表明置信椭圆与Monte-Carlo模拟取得了很好的一致。最后对Duffing方程的噪声诱导混沌现象进行了定性研究,证明了通过随机敏感度函数可以揭示这类现象的机理。     

轴向变速黏弹性Rayleigh梁非线性参数振动稳态响应

研究非线性轴向运动黏弹性Rayleigh梁因速度周期变化产生的亚谐波共振。轴向运动速度在平均速度附近做简谐周期性脉动。通过取物质导数的Kelvin本构关系描述Rayleigh梁的黏弹性。运用多尺度近似解析方法,构建轴向运动Rayleigh梁的非线性偏微分方程的可解性条件,分析参数振动稳态响应的振幅与扰动速度频率关系。并运用微分求积方法直接离散非线性Rayleigh梁的控制方程,以验证近似解析方法分析。通过数值算例,分析了系统参数对稳态响应曲线的影响。     

大口径光电望远镜风阻力矩自抗扰补偿研究

光电望远镜口径超过5m以后,应该补偿风阻力矩干扰,以提高光电望远镜跟踪精度.本文首次将自抗扰控制器应用于光电望远镜的伺服系统中,根据自抗扰控制器可以动态补偿系统模型扰动和外部扰动,将作为负载扰动的风阻力矩归为外部扰动,利用扩张观测器对包括风阻力矩的各项扰动进行观测和补偿.该方法能有效地抑制风阻力矩对系统的影响,同时提高伺服系统速度环的响应速度,减小了稳态误差且无超调.仿真结果表明,具有自抗扰控制器的调速系统,当随机风阻力矩在±100N.m之间变化时,系统稳态误差的均值为1.8×10-5rad/s,标准差为9.87×10-4rad/s,最大值约为5.7×10-3rad/s,其抗扰性能明显优于PID调速系统.     

基于自适应扰动观测器的PMSM模型预测电流控制

目的 为了实现包装自动化生产线的高性能控制，针对永磁同步包装驱动电机在模型预测电流控制中对扰动敏感性较大的问题，设计一种基于自适应扰动观测器的模型预测电流控制策略。方法 利用预测误差设计一种自适应扰动观测器，对系统遭受的内部和外部的不确定扰动，扰动观测器估计总扰动并以电流的形式进行补偿。将系统的瞬态过程和稳态过程分别进行考虑，设计一种含有动态权重因子的新型损失函数。结果 通过MATLAB/SIMULINK仿真表明，与传统的控制方法相比，文中方法可以保持瞬态下的高速动态响应和稳态下的低电流纹波，并在应对参数失配和负载突变等问题上，展现了更好的稳态性能和抗干扰能力。结论 文中方法可以有效提升系统动态性能和鲁棒性，使改进后系统更加适用于包装机的应用场景。     

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%。     

参数异变性对非线性轴向加速梁系统横向振动特性的影响EI北大核心CSCD

分析了多参数(轴向平均速度、速度扰动幅值、黏滞阻尼、速度扰动频率)变化对非线性轴向加速梁横向振动特性的影响。在速度扰动幅值-速度扰动频率的双参平面内,通过数值方法得到了非线性轴向加速梁系统的分岔图和Poincaré映射图。确定了系统出现周期振荡和混沌振荡的参数区域,分析了出现鞍结分岔、倍化分岔的转迁规律。在双参平面内找到了使得轴向加速梁系统保持单周期稳态运动的区域,为非线性轴向加速梁结构的设计和优化提供了一定的参考。     

一种转台伺服系统干扰补偿控制方法研究

为提高转台伺服系统的低速跟踪性能,提出一种结合LuGre摩擦模型和非线性干扰观测器(NDO)补偿非线性干扰的方法。使用LuGre摩擦模型补偿系统的摩擦干扰力矩,建立NDO模型消除系统建模不精确及其他未知干扰的影响,并采用反演法设计系统的自适应滑模控制律。通过仿真表明,基于LuGre+NDO模型自适应滑模控制能有效消除转台的低速"爬行"现象,位置稳态误差达到2×10–5 rad,速度稳态误差达到1.5×10–3 rad/s。且通过与传统控制方法结果对比,证明所提出的方法具有较好的控制性能和干扰抑制特性,提高伺服系统的跟踪性能。     

改善低频线振动台加速度失真度的自适应重复学习控制

为了抑制低频线振动台系统中存在的摩擦力、推力波动及死区特性,提出了一种新的自适应重复学习控制方法。利用函数逼近技术将死区不确定性表示成正交基函数的线性组合。所设计的控制律由自适应构件、等效PID构件、重复学习构件组成。自适应构件用于在线估计线性组合中的未知参数及摩擦力数学模型的参数;PID构件用来镇定低频线振动台系统,抑制非周期性扰动;重复学习构件在未知对象模型的情况下抑制周期性推力扰动,并提高对周期性输入信号的跟踪能力。采用Lyapunov理论设计的自适应重复学习控制律保证了闭环系统的渐近稳定性和跟踪性能。仿真结果表明该控制方法提高了低频线振动台的跟踪性能,并改善了加速度失真度。     

受需求扰动的供应链系统最优跟踪控制

针对动态供应链系统中市场需求扰动引起的牛鞭效应问题,提出一种基于前馈补偿的最优跟踪控制设计方法.首先,针对需求扰动可模型化为线性外系统的情形,引入了一个渐近稳定的期望系统;然后,基于线性二次型性能指标,给出了受需求扰动的供应链系统的前馈反馈最优跟踪控制器设计方法.控制器的反馈增益和前馈增益可分别通过求解Riccati方程和Stein方程得到.仿真结果表明,提出的前馈反馈最优跟踪控制方法能有效抑制需求扰动对供应链系统的影响,改善供应链系统的动态性能,且该方法明显优于经典的最优跟踪控制.     

柔索驱动并联机器人运动控制研究

针对柔索驱动并联机器人的工作特点,研究柔索驱动并联机器人的运动控制方法。通过对柔索驱动并联机器人系统动力学的强非线性、参数不确定性以及受到外界干扰等系统特性的分析,探讨了系统适用的控制策略。进一步,设计了一种将常规PI控制和Fuzzy控制相结合的Fuzzy-PI混合离散控制策略来实现柔索驱动并联机器人轨迹跟踪控制。这种控制策略不仅能发挥模糊控制鲁棒性强、动态响应快的特点,而且具有常规PI控制器的动态跟踪品质和稳态精度。在此基础上,为了进一步提高Fuzzy-PI混合离散控制系统的适应能力,设计了一种带有自调整因子的模糊控制规则。数值结果表明,在相同给定条件下Fuzzy-PI控制算法、常规模糊控制和离散非线性PID控制算法跟踪期望轨迹时,沿X方向、Y方向和Z方向的跟踪误差分别在 ±10cm、±7cm、±3cm,±15cm、±8cm、±5cm,±15cm、±9cm、±4cm的范围内。     

含间隙多约束碰撞振动系统稳定性分析

针对一类单自由度含间隙多约束碰撞振动系统,通过在碰撞面处建立系统的Poincaré 映射,推导系统的Jacobi 矩阵,将连续动力系统转换为离散动力系统,并利用Gram-Schmidt 正交化和范式归一化计算得到系统的Lyapunov 指数谱。通过数值模拟,计算系统混沌吸引子与周期吸引子的收敛序列,结合系统相图、单参分岔图及Lyapunov 指数 谱,分析系统周期运动稳定性及各类分岔现象,通过控制系统参数双向变化发现相邻周期运动间存在的周期共存现 象,验证该计算方法的有效性和正确性,研究成果可为后续针对该系统的混沌判断及混沌控制提供理论依据。     

机械臂自适应跟踪控制方案设计及仿真分析

该文提出一种机械臂自适应跟踪控制方法,该方法利用光滑函数逼近机械臂系统的控制输入,以建立新的机械臂系统,该方法采用时滞估计方法来估计新机械臂系统的综合不确定性。根据预设的机械臂跟踪误差轨迹边界约束和综合不确定性,生成的自适应控制器可以通过新机械臂系统对机械臂进行控制,使机械臂的跟踪误差在预设的收敛时间内收敛至预设的稳态跟踪精度。该方法不仅不依赖精确动力学模型,而且还可以使机械臂按照预设精度和收敛时间跟踪目标轨迹。     

一类离心调速器的Hopf分岔及其混沌控制

研究了受外部扰动的离心调速器系统的复杂动力学行为。通过系统运动的拉格朗日方程和牛顿第二定律,建立了离心调速器系统的动力学方程,应用Lyapunov直接方法分析了该系统平衡点的稳定性。利用相图分析了系统超混沌吸引子的特性,通过Poincaré截面和Lyapunov指数研究了系统的超混沌行为,通过仿真系统的分岔图和相图分析了系统通向混沌的道路,并且验证了该系统的分岔图与Lyapunov指数谱是完全吻合的。通过对系统施加非线性反馈控制器,并选取合适的反馈系数,可以获得各种不同的所需的稳定周期轨道。对受外部扰动的离心调速器系统施于此控制,计算机数值模拟结果表明,这种控制方法简便有效,控制范围广。     

一类新离散混沌系统的前馈控制方法

用离散混沌系统状态变量的前向演化偏差设计了一个新控制器,对混沌吸引子中不稳定低周期轨道进行闭环稳定化控制.用非线性系统稳定性理论,证明了受控系统在原系统不稳定不动点处的稳定性系数的绝对值小于1.通过对一类新离散混沌系统的数值仿真,证实了本文提出的闭环前馈控制方法的有效性与鲁棒性.     

基于模糊逼近的单输入单输出非线性时延控制系统

针对单输入单输出的非线性时延系统,本文考虑了其自适应模糊跟踪控制问题。构建了一种自适应时延模糊逻辑系统用来逼近未知时延函数;设计了补偿器来抵消模糊逼近误差和外部扰动。根据跟踪误差给出了参数调节规律。构造了包含时延的李亚普诺夫函数,从而证明了误差闭环系统满足期望的跟踪性能。仿真结果表明了该方案的可行性。