数控转台直接驱动回转送进系统的鲁棒2自由度H∞控制

为使直接驱动回转送进系统具有良好的抗扰性能及速度指令跟踪性能,采用基于模型匹配鲁棒2自由度控制结构,设计一个H∞速度控制器.H∞速度控制器使系统对负载扰动及自身参数变化具有较强鲁棒性,同时采用鲁棒2自由度结构,并考虑模型匹配问题,是为了提高系统对速度信号的渐近跟踪性能及响应速度,可以解决抗干扰性能和快速跟踪性能之间的矛盾.仿真结果及分析表明,所提出的鲁棒2自由度H∞速度控制器可以保证高精度直接驱动转台回转送进系统的鲁棒性和精确速度跟踪.     

微隔振平台的新型鲁棒控制器算法设计

对于平台的六自由度微隔振,采用橡胶和压电材料复合的作动器作为平台隔振的动力元件,橡胶被动隔离高频外扰,压电堆主动隔离低频扰动。针对现有压电微隔振平台的鲁棒控制器很少综合考虑外扰存在不确定性和作动器输出存在摄动这两种情况,从而导致隔振的仿真效果与实际试验差距较大的现实。基于Riccati不等式,采用鲁棒控制器的状态反馈控制方法,将两种摄动归结为模型中各参数的摄动,基于此,设计了一种新的鲁棒控制器算法,用于低频外扰振动的隔离。仿真和试验结果表明:利用设计的控制器,仿真的振幅降低了97.4%,实际平台扰动的振幅降低了93.9%,优于一般鲁棒控制器。     

四旋翼飞行器的模糊自抗扰姿态控制

姿态控制作为四旋翼飞行器飞行控制系统的核心,必须具备一定的综合抗干扰能力.针对四旋翼无人机的姿态解耦性、抗干扰性、鲁棒性等问题,提出一种基于模糊自抗扰的姿态控制策略.该策略通过设计跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性误差反馈控制律,对系统中的外部扰动和内部扰动进行动态补偿,同时在非线性误差反馈模块的基础上融合了模糊逻辑控制策略.从而降低了参数整定的难度.在MATLAB/Simulink仿真环境下搭建无人机姿态仿真模型,并与传统PID姿态控制进行仿真分析.仿真结果表明,所设计的姿态控制器对非线性系统强耦合系统具有良好的解耦效果、抗干扰能力和鲁棒性能.     

μ综合方法在高速列车垂向振动控制中的应用

针对高速轨道车辆簧上质量、弹簧刚度的摄动问题,利用线性分式变换LFT对车辆垂向振动模型进行不确定分析,将模型中摄动参数隔离出来,并根据性能要求选择权函数设计鲁棒μ控制器。以轨道高低不平顺作为外部激励进行仿真,其控制效果与基于名义模型设计的鲁棒H∞控制器进行对比。仿真结果表明:仅存在外部扰动时,鲁棒H∞控制器表现出更优的控制效果;外部扰动和内部参数摄动同时存在时,鲁棒H∞控制器控制效果明显恶化,鲁棒μ控制器表现相对稳定。鲁棒μ控制器在高速轨道车辆垂向振动抑制方面具有较优的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

基于线性自抗扰控制器和磁通观测器的异步电机调速系统

针对异步电机难以建立精确的数学模型和采用PI调节器的矢量控制系统参数鲁棒性差的问题,将线性自抗扰控制器引入异步电机调速系统中.线性自抗扰控制器不需要电机的精确数学模型,通过线性扩张状态观测器估计出电机模型中的耦合项及参数摄动等引起的总扰动并加以补偿,实现了磁链和转矩的完全解耦.针对磁通观测器对转子电阻的鲁棒性差的问题,文中引入一个建立在旋转坐标系中的磁通观测器,结构简单,对转子电阻具有固有的鲁棒性.在观测磁通的基础上,根据矢量控制理论,采用a轴磁通收敛于零估计转速,从而建立了无速度传感器矢量控制异步电机调速系统.仿真结果表明此控制方案具有很好的动、静态性能,且对负载扰动、电机参数变化等具有很强的鲁棒性.     

通过直线伺服鲁棒跟踪控制方法提高轮廓加工精度

为了减小零件加工的轮廓误差,提出了一种采用直线伺服驱动的零相位跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器 (DOB)相结合的鲁棒跟踪控制策略。零相位误差跟踪控制器作为前馈跟踪控制器,提高了快速性,使系统实现准确跟踪;基于干扰观测器的鲁棒反馈控制器补偿了外部扰动、未建模动态、系统参数变化和机械非线性等不确定因素,并根据预测到的干扰信息对各轴进行补偿以消除干扰对系统的影响,从而保证了系统的强鲁棒性能。仿真结果表明所提出的控制方案是有效的,既能实现完好跟踪,又有较强的鲁棒性能,从而提高了轮廓加工精度。     

基于神经网络的机器人鲁棒跟踪控制

针对具有参数不确定以及外部扰动的机器人系统,提出了一种基于神经网络的鲁棒跟踪控制策略。鲁棒补偿控制器用于消除系统参数以及外部干扰引起的不确定性的影响,再利用神经网络学习系统不确定性未知上界。仿真结果表明,方法能有效克服机器人系统模型的不确定性和外部干扰,具有良好的鲁棒性和控制性能。     

基于鲁棒可靠性方法的机器人鲁棒镇定控制研究

针对不确定参数摄动对机器人系统稳定性和跟踪特性的影响问题,在前人的基础上提出了一种利用鲁棒可靠性的理论来设计机器人鲁棒镇定控制器的方法。首先分析了不确定参数摄动对机器人的影响,并对机器人动力学模型中的非线性不确定参数进行了等效处理;然后利用鲁棒可靠度及其功能函数的LMIs设计了状态反馈控制器;最后将控制器接入仿真模型进行了仿真实验和数值对比,验证了优化前后系统的控制效果和性能变化。研究结果表明:该方法能够以一定的可靠度改善系统的控制性能,并将不确定参数的摄动范围限制在合理区间内,保证了系统对已知轨迹的精确跟踪。     

基于自抗扰控制器的磁浮平台水平推力控制

介绍一种新型的磁浮平台,针对该磁浮平台水平运动这一多变量、非线性、强耦合的系统,提出一种改进的自抗扰控制器,克服常规自抗扰控制器非线性状态误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性,并探索出一套行之有效的控制器参数整定规则,同时利用扩张状态观测器观测出内部扰动和外部扰动,并对它们进行补偿。仿真对比分析和试验结果表明,这种改进的自抗扰控制器具有很好的动态、静态特性及鲁棒性。     

航空发动机鲁棒回路成形控制方法研究

为克服传统鲁棒控制器无法兼顾系统的性能和鲁棒性要求的缺陷,本文将鲁棒回路成形理论与二自由度理论相结合,通过引入前置和后置补偿对象,对开环奇异值进行整形,以使最终的闭环系统满足期望的性能指标。控制器的结构采用前馈加反馈的方法,使被控对象具备抑制扰动和强跟踪性能力。基于改进的结构设计了航空发动机多变量鲁棒回路成形控制器,仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的跟踪和鲁棒特性,满足航空发动机的控制要求。     

四辊卷板机侧辊位移跟踪控制

针对四辊卷板机侧辊位移跟踪控制存在负载变化、参数摄动和未建模动态等不确定性问题,提出一种基于非线性扰动观测器的自适应滑模控制策略。采用非线性扰动观测器在线获取并补偿等效扰动;针对引入非线性扰动观测器后的系统,采用反步法设计自适应滑模控制器,利用自适应律动态补偿扰动观测误差,以降低滑模控制器的切换增益。该设计方法放宽了滑模切换增益对系统不确定性上界的先验性要求,降低了外界干扰和系统不确定性对侧辊位移跟踪性能的影响。同时,采用李雅普洛夫方法证明了侧辊位移跟踪闭环控制系统的稳定性。根据工程实际参数进行仿真,结果表明,该控制策略对系统的不确定性,特别是负载变化具有较强的鲁棒性,可以满足侧辊位移快速、精确跟踪的要求。     

基于扩张状态观测器和非线性状态误差反馈设计自抗扰振动控制器

智能桁架结构作为一种控制结构一体化的新型空间结构,具有几何、物理可自调性,但这类结构同时具有柔性大、阻尼小、低频模态密集、模态耦合程度高以及存在多种不确定性和耦合等特点,给振动控制带来很大挑战。基于此,研究如何基于扩张状态观测器和非线性状态误差反馈设计不依赖于模型的自抗扰振动控制器。采用扩张状态观测器实时估计对象模型摄动及外扰的总和作用量,并在控制信号中补偿掉,实现不确定非线性系统的动态补偿线性化。针对线性的"积分器串联型"对象,设计非线性状态误差反馈控制律。对不确定参数空间83杆智能桁架结构进行自抗扰振动控制仿真研究。结果表明在外部扰动或模型结构参数发生变化时,自抗扰振动控制器仍可以获得理想的控制效果,具有很好的适应性和鲁棒性。     

导引头稳定平台的扰动补偿及改进滑模控制

为提高导引头稳定平台抗扰性,提出了一种导引头稳定平台的扰动补偿及改进滑模控制策略。首先根据扰动特点将扰动分为摩擦力矩和"剩余扰动"两部分,基于Stribeck摩擦模型辨识摩擦参数,并进行摩擦力矩补偿;采用扩张高增益观测器对"剩余扰动"进行估计,并给出了扩张高增益观测器的收敛条件。然后设计了改进滑模控制器作为稳定回路的控制器实现伺服控制,采用Lyapunov函数证明其稳定性。最后,搭建测试系统分别进行了稳定平台性能测试和导引头性能测试,用于验证跟踪和抗扰效果。实验结果表明,跟踪1(°)/s的梯形波时,提出的控制器有效地补偿了摩擦,同时稳态精度提高了0.032 8(°)/s;给定三轴转台典型幅值和频率扰动下,采用提出的控制器时系统隔离度至少提高了0.57%。表明提出的控制器改善了系统抗扰性。     

基于惯量估计的工业机器人关节伺服系统变增益自抗扰控制

针对工业机器人关节伺服系统存在时变负载和模型不确定性问题,提出了基于惯量估计的变增益自抗扰控制策略。首先,建立了关节伺服系统数学模型,并通过频域分析,得到了关节伺服系统二阶状态方程。为了削弱扰动和不确定参数的影响,设计了线性扩张状态观测器,利用自适应的方法估计惯量,同时结合鲁棒和滑模控制以保持系统稳定性,并对该控制策略进行了仿真和实验研究。实验结果表明,在该控制策略下,电机端正弦信号跟踪误差小于0.2 rad,在负载扰动下位置误差小于0.03 rad,较之单一自抗扰控制误差大约减小了40%,具有较强的抗扰动性,提高了关节伺服系统的控制精度和动态性能。     

基于采样控制理论的光电跟踪伺服系统内模控制研究

针对外部扰动对光电跟踪伺服系统精度的影响,对稳定回路提出了一种两自由度内模控制,将控制器的设计转化为标准的H∞优化问题,使得系统对模型误差及参数摄动具有较强的鲁棒性。采用jump变换、提升操作等采样控制系统的理论与方法来优化设计相应的鲁棒控制器,综合考虑了系统的多采样率行为及采样点间的动态特性。仿真结果表明了所设计的控制系统具有较高的指令跟踪精度及较强的扰动抑制性能。本文的研究为高精度光电跟踪伺服控制系统的设计提供了新方法。     

全向移动机器人的自抗扰轨迹跟踪控制

针对4-Mecanum轮全向移动机器人轨迹跟踪问题,设计了一种自抗扰控制器。首先对机器人的运动学与动力学模型进行分析;其次由反步法设计运动学控制器,并根据机器人在运动过程中受到未知干扰的现象,设计了改进的扩张状态观测器和动力学控制器;最后在不同扰动的作用下进行仿真。对比结果表明该控制器跟踪误差小,收敛速度快,观测器能够快速准确地估计出不确定因素对机器人的扰动并进行实时补偿,验证了该控制器具有较好的抗干扰性和鲁棒性。     

基于观测器的直流电机的鲁棒控制器设计

本文针对一类不确定系统,设计一种基于非线性观测器预估的鲁棒控制器.考虑到电机的动态非线性,设计基于观测器的鲁棒控制器,从而给直流电机系统提供了一种有效的控制.仿真结果表明,本文提出的这种控制策略适用于参数不确定情况下的直流电机系统的速度调节且具有较好的速度跟踪性能.     

基于惯量估计的工业机器人关节伺服系统变增益自抗扰控制* .txt

摘要：针对工业机器人关节伺服系统存在时变负载和模型不确定性问题，提出了基于惯量估计的变增益自抗扰控制策略。首先，建立了关节伺服系统数学模型，并通过频域分析，得到了关节伺服系统二阶状态方程。为了削弱扰动和不确定参数的影响，设计了线性扩张状态观测器，利用自适应的方法估计惯量，同时结合鲁棒和滑模控制以保持系统稳定性，并对该控制策略进行了仿真和实验研究。实验结果表明，在该控制策略下，电机端正弦信号跟踪误差小于02 rad，在负载扰动下位置误差小于003 rad，较之单一自抗扰控制误差大约减小了40%，具有较强的抗扰动性，提高了关节伺服系统的控制精度和动态性能。 .txt     

冷连轧机液压系统的H∞混合灵敏度鲁棒控制器设计

以双机架可逆冷连轧机液压APC(Automatic Position Control———位置自动控制)系统为研究对象,建立了相应的轧机液压APC系统的数学模型。采用鲁棒H∞控制的设计方法对参数摄动等的不确定性进行了仿真,结果表明所设计的H∞控制器具有良好的跟踪特性和对参数摄动的鲁棒性。     

基于遗传算法的可控励磁直线磁悬浮同步电动机自抗扰控制

对可控励磁直线磁悬浮电动机控制系统提出基于遗传算法的自抗扰控制策略。根据可控励磁直线磁悬浮电动机的运行机理,建立其数学模型。设计反馈跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性反馈控制律,对传统函数fal进行改进,应用到控制器中。实现对给定信号的跟踪,并将系统耦合量和外界扰动作为系统的“总扰动”,并对总扰动进行观测与补偿。针对控制器中存在多个参数难以整定的问题,采用遗传算法对控制器参数进行寻优。对控制系统进行仿真研究,结果表明,基于遗传算法的自抗扰控制系统具有对参考信号良好的跟踪性能,以及对干扰信号的抑制能力。