起重机升降运动系统的建模及仿真研究

目前,对起重机升降系统的研究,基本上将电气系统和机械系统分开研究,或者只是简单的进行链接,很难建立有效、精确的数学模型。针对该问题,分析了起重机升降运动系统各组成部分的关系,建立了起重机升降运动系统机电耦合数学模型,以变量的形式引入了电磁转矩和钢丝绳的弹性系数,避免了单纯从机械系统或电气系统建模而忽略两者之间存在相互影响的缺陷;以负载运动位置作为控制变量,采用基于矢量控制的调速方法对该模型进行了仿真,结果表明,该模型能够较好地反映出起重机升降运动的工作过程。     

基于变指数趋近律的起重机自适应滑模控制

以起重机升降系统位置控制为目标,针对传统滑模控制中要求系统不确定因素的界为已知的缺点,将自适应控制引入传统滑模变结构控制中,通过设计自适应律对起重机升降系统参数的变化及外部扰动进行辨识,同时采用变指数趋近律进一步克服传统滑模方法中存在的抖振问题。仿真结果表明,该控制算法不仅保持了传统滑模方法良好的鲁棒性,而且提高了系统的控制精度,减小了系统的抖振。     

桥式起重机模糊自适应PID防摆控制研究

为了使桥式起重机精确到达预期位置,并有效消除负载的残余振荡,该文采取了一种模糊PID控制策略。由Lagrange方程推导出起重机动力学模型的状态方程,并根据起重机的输入输出特性,建立了相应的PID控制器和参数配置。运用模糊控制思想,在PID控制器原本的参数配置上添加新的增量参数,达到最优PID参数在线自整定的目的。在Simulink中搭建了模糊PID防摆控制系统仿真模型,仿真结果显示,相比于PID控制系统,该控制系统的定位时间加快了3 s,负载摆角的最大幅度降低了57%,负载摆角的稳定时间缩短了25%,并且具有较好的控制精度和鲁棒性。     

具有动态和静态关联项大系统的鲁棒分散自适应镇定

对于一类具有动态和静态关联项的大系统，利用MT-滤波器和反推设计方法设计了一种鲁棒分散自适应输出反馈控制器．在各子系统为最小相位、静态关联项满足Lipschitz条件、动态关联项稳定且严格正则的假设下，证明了闭环系统的所有信号全局一致有界，且除了参数估计外的其他信号皆以指数速率收敛到零，该结果好于其他相关文献中的结果，仿真结果进一步验证了该方法的有效性。     

飞机纵向运动模型参考反推自适应PID控制

为克服飞行控制系统设计中传统增益规划方案的缺点,提出一类飞机纵向运动模型参考反推自适应PID控制方案,并给出了该方案的具体设计过程和跟踪性能改善方法．理论分析和数值仿真结果表明．该方案兼具反推自适应控制和PID控制的优点．即：无需知道被控对象的精确数学模型,控制器结构简单,鲁棒性强,在不增大控制增益的前提下具有良好的跟踪性能．     

基于Backstepping 方法的多变量系统自适应控制

基于Backstepping设计方法,对线性多变量系统设计出一种新的自适应控制器,使某些系统关于增益矩阵的假定条件便于检验,该控制器能保证系统的全局稳定性和跟踪误差趋于零。     

反推自适应控制的发展及应用

反推自适应控制是当前自适应控制理论和应用的前沿课题之一,在航空航天等高技术领域有着广阔的应用前景．近年来,在处理线性和某些非线性系统时,该方法在改善过渡过程品质方面展现出较大的潜力,已应用于飞机及导弹等的控制．在此介绍了反推自适应控制的基本思想和方法,该领域国内外研究现状和工程应用情况,讨论了其存在的问题及可能的研究方向．     

一类直接模型参考Backstepping自适应控制

提出一种新的直接模型参考Backstepping自适应控制系统结构:谈系统在直接模型参考卓适应控制(MRAC)结构的基础上,增加了Beckstepping控制信号发生器,通过Backstepping方法的灵活设计获得良好的过渡过程品质,得到直接MRAC在稳定性和鲁棒性设计等方面的优点.采用高阶调节器设计了未具规范化的直接模型参考Backstepping自适应律,克服了传统自适应律引入规范化信号后使系统过渡过程品质下降的缺点.     

时变系统具有MT-滤波器的反推自适应控制

研究线性时变系统具有MT-滤波器的反推自适应控制问题。给出了具有MT-滤波器和σ修正自适应律的反推自适应控制器的设计，分析了闭环系统的稳定性和跟踪性能。同已有文献相比，难点在于误差系统的构造，并且稳定性的证明更加复杂。     

非线性系统鲁棒无模型学习自适应控制

给出了ＭＩＳＯ非线性系统的无模型学习自适应控制方案，它具有极其简单的递推形式，可以处理传统ＰＩＤ控制器不能处理的ＭＩＳＯ非线性系统、时变系统等。并且讨论了控制系统的收敛性；稳定笥及鲁棒性。仿真结果说明这种理论的优越性。     

电弧炉的反步自适应模糊控制

电弧炉是具有三相强耦合、高度非线性和不确定性的复杂被控对象,并且目前对电弧炉的控制要求越来越严格,为此将反步控制与自适应模糊控制相结合,应用于电弧炉电极调节系统中.给出了反步自适应模糊控制系统的详细设计过程.用递推法设计反步控制量,用自适应模糊控制逼近反步控制量中的不确定项,设计出自适应模糊控制律.通过李亚普诺夫函数推导了模糊规则参数调整的自适应律.最后引入监督控制以减少模糊逼近误差.仿真结果表明:所提出的控制算法能有效地抑制弧长的扰动,具有较强的鲁棒性,从而使电弧炉电极调节系统拥有较好的动静态性能.     

具有不确定负载的交流电机自适应后推控制方法

将后推控制方法应用于非线性感应电动机的控制系统中,并把负载作为不确定在数,引入自适应的机制。通过状态观测,感应电动机的速度和转子磁链得到良好的跟踪,改善了系统的性能。仿真结果证明了该方法的有效性。     

带有执行器故障汽车驾驶机器人反步自适应容错控制

针对机械腿执行器可能发生的不确定故障,提出了一种自适应容错控制方法。首先基于反步设计基本非线性控制器;然后设计自适应控制器对机械腿控制系统进行故障补偿和扰动抑制,使机械腿在发生故障的情况下仍能旋转到期望位置,进而实现对车速的跟踪控制。最后通过搭建Simulink仿真模型,证明所提的故障补偿控制算法能实现期望的控制目标提高汽车行驶过程中的安全性和可靠性。     

约束自适应反步法及其在飞行控制中的应用

为解决系统含有参数不确定性和(状态)执行器受限条件下的鲁棒自适应控制问题,将SISO系统指令滤波器推广到MIMO系统,提出一种基于指令滤波的自适应块控反步方法。在设计(虚拟)控制律时引入指令滤波器,在克服标准反步法虚拟控制律导数计算膨胀问题的同时,能够施加系统状态和执行器的限制条件,并通过引入扩展跟踪误差,有效解决了约束条件下参数估计过程的稳定性和跟踪误差收敛问题。给出了Lyapunov闭环稳定性证明,并将该方法应用于含有未知气动参数和输入饱和约束的飞行器非线性姿态控制器设计。6自由度飞行仿真表明,该控制器具有良好的指令跟踪能力和较强的鲁棒性。     

柔性关节机器人高精度自适应反步法控制

为实现多连杆柔性关节机器人的高精度运动控制,首先对其建立完整的动力学模型,包含了连杆和关节动力学的耦合项、LuGre动态摩擦模型和关节回差等因素．然后针对该模型设计带观测器的自适应反步法控制器,对不可测项进行在线估计和补偿．理论分析证明了观测器的收敛性和闭环系统的稳定性．该方法在一个3DOF（degree of freedom）柔性关节机器人上进行仿真,仿真结果验证了观测器的有效性,并表明该控制器能够降低连杆跟踪误差,实现良好的轨迹跟踪效果．     

一种基于MT-波波器的连续自适应反推控制的数字实现方法

研究了基于MT-滤波器的连续自适应反推控制的数字实现问题.首先用δ-算子将连续系统离散化.利用MT-滤波器和反推设计方法给出了自适应反推控制器的设计,然后分别分析了离散和混杂自适应控制系统的稳定性和跟踪性能.同已有文献相比,本文的主要工作在于:1)基于MT-滤波器的离散自适应反推控制器的设计;2)误差系统状态向量的构造.由于MT-滤波器的阶次比K-滤波器的阶次低,因此,误差系统的构造更加复杂,这也使得适应系统的稳定性分析更加困难.     

Adaptive Backstepping Tracking Control of a 6-DOF Unmanned Helicopter

This paper presents an adaptive backstepping control design for a class of unmanned helicopters with parametric uncertainties. The control objective is to let the helicopter track some pre-defined position and yaw trajectories. In order to facilitate the control design, we divide the helicopter's dynamic model into three subsystems. The proposed controller combines the backstepping method with online parameter update laws to achieve the control objective. The global asymptotical stability (GAS) of the closed-loop system is proved by a Lyapunov based stability analysis. Numerical simulations demonstrate that the controller can achieve good tracking performance in the presence of parametric uncertainties.      

Adaptive Integrated Guidance and Control Based on Backstepping and Input‐to‐State Stability

This paper presents an approach of integrated guidance and control (IGC) design for interception of maneuvering targets (evaders). An IGC model with uncertainties in the pitch plane is formulated, and, by adopting a backstepping scheme, an adaptive nonlinear IGC approach is developed. Theoretical analysis shows that the design approach makes the line‐of‐sight (LOS) rate be input‐to‐state stable (ISS) with respect to target maneuvers and missile model uncertainties, and the stability of the missile dynamics can be guaranteed as well. The numerical simulation confirms the effectiveness of the proposed design approach.