欠驱动水面船舶航迹跟踪自抗扰控制

为实现欠驱动水面船舶在内部动态不确定和外界风流干扰情况下的航迹跟踪控制,首先构造能够使航迹偏差收敛的船首向角的跟踪方程,然后将航迹控制转化为实际船首向跟踪期望船首向的航向控制问题.应用自抗扰控制技术设计自抗扰航迹跟踪控制器,解决了恒定风流干扰造成的船舶横漂问题.应用非线性水动力模型进行仿真,结果表明,控制器能够实现欠驱动船舶对直线和曲线路径的精确跟踪,且具有较强的鲁棒性.     

自抗扰三回路过载驾驶仪的设计

对传统过载三回路驾驶仪的结构进行了改进,在保持内环阻尼回路、增稳回路的基础上,将外环过载回路设计成自抗扰控制形式. 通过扩张状态观测器的动态估计与补偿作用,提高了对于系统不确定性的鲁棒性,同时保持了三回路控制体制适于对静不稳定弹体增稳、快速性较强等优点. 针对一个基准的非线性时变对象过载控制问题,通过非线性数值仿真对传统三回路驾驶仪和自抗扰三回路驾驶仪进行了分析比较,仿真结果表明自抗扰三回路驾驶仪在鲁棒性能方面优于传统的设计方法.      

基于模型补偿的自抗扰控制器研究

自抗扰控制是一种不依赖于被控对象精确数学模型的非线性控制方法。以被控对象的部分数学模型为已知条件,研究出一种基于模型补偿的自抗扰控制器设计方法。在控制器设计过程中,该方法充分利用已知模型的信息,能够改善系统的动态响应、抗干扰特性和鲁棒性。     

基于自抗扰控制器的温度控制系统

研究了基于自抗扰控制器的电阻炉恒速升温热分析测控控制系统,该系统采用C语言进行编程,控制方法采用自抗扰控制器.系统具有自适应能力和抗扰性,并且有操作指导和动画界面.     

一种单神经元自抗扰控制器

针对自抗扰控制器可调参数多且不易整定的问题,提出了一种用单神经元改进非线性状态误差反馈控制律的算法.利用神经网络的自学习能力,采用一个单神经元构造自适应参数,使参数依据系统误差的变化自动作相应地调整,从而完成参数的在线自整定.仿真结果表明,改进后的控制器调整参数大大减少,而且具有更强的适应性和鲁棒性.     

自抗扰控制器的原理解析

透彻地分析自抗扰控制器的原理对提高自抗扰控制技术的应用效果,拓展其应用领域有着重要的意义.本文分析了自抗扰控制器的发展历程及其各模块的作用,详细介绍了其主要模块的常见形式及特性.仿真证明了自抗扰控制器的控制性能较PID有明显的改善.     

自抗扰控制器的原理解析

透彻地分析自抗扰控制器的原理对提高自抗扰控制技术的应用效果,拓展其应用领域有着重要的意义.本文分析了自抗扰控制器的发展历程及其各模块的作用,详细介绍了其主要模块的常见形式及特性.仿真证明了自抗扰控制器的控制性能较PID有明显的改善.     

制冷系统自抗扰解耦控制

针对制冷系统具有非线性、强耦合、大时滞且难以建立精确数学模型等特点,设计了一种改进的自抗扰解耦控制器。首先,通过引入线性修正项设计了非齐次有限时间收敛的扩张状态观测器,保证了观测器误差在有限时间内能够快速收敛到0,进而通过构造Lyapunov函数证明了其有限时间收敛的特性;采用静态解耦方法将制冷系统解耦为两个单输入、单输出系统,实现了制冷系统过热度和蒸发温度的独立控制;最后,利用改进的扩张状态观测器估计动态耦合和其他扰动并补偿到非线性误差反馈控制中,实现了制冷系统的动态解耦并改善了控制效果。仿真结果表明,该控制器不仅能较好实现解耦并具有良好的动态特性,而且具有更好的抗扰性和较强的鲁棒性,同时约有2%的节能效果。     

基于反正切非线性函数的自抗扰控制

传统扩张状态观测器(ESO)在对系统进行观测时,对系统输出的测量噪声较为敏感,文中构造了一种基于反正切函数的非线性函数以替代ESO中的幂次函数,并给出了由其构成的ESO的一般形式,使用李雅普诺夫函数对观测误差进行了分析;然后,提出了2种基于反正切非线性函数的改进ESO方案,以及基于这2种ESO方案的改进自抗扰控制算法.仿真数据表明,改进的ESO对由输出测量噪声带来的观测噪声有明显抑制,尤其可以对干扰量估计的噪声抑制在很小的范围内,2种改进自抗扰控制算法针对输出带有测量噪声的控制对象均取得较好的控制效果.
     

自抗扰控制器在高阶系统中应用的仿真

将自抗扰控制器 (ADRC)推广到高阶系统的控制中。以理论分析为基础 ,将其基础部件——跟踪微分器 TD和扩张状态观测器 ESO的设计予以简化和改进。针对一类高阶非线性对象 ,在实例仿真的基础上总结了 ADRC的设计要点和经验整定规则。进行了几个典型实例仿真 ,并与PID和逆系统方法对比。仿真结果表明 ,ADRC对这一类高阶非线性对象具有良好的控制性能 ,对其外扰和模型的不确定因素具有较好的适应性和鲁棒性 ,从而证实了对 ADRC简化和改进的有效性。 ADRC可应用于高阶系统的控制     

压缩式制冷系统预测自抗扰控制

针对压缩式制冷系统在运行过程中存在的大时滞、强耦合以及外部干扰等问题,提出一种基于有限时间扩张状态观测器的预测自抗扰控制策略。通过对压缩式制冷系统进行模型辨识,得到双输入双输出的传递函数矩阵。采用Smith预估控制器对制冷系统的实际输出进行预测,减少运行过程中时滞特性的影响。通过串联解耦控制器,将制冷系统解耦为两个单输入单输出系统。为了提高系统的抗干扰能力和响应速度,提出一种有限时间收敛的扩张状态观测器,并通过构造Lyapunov函数证明了其有限时间收敛性。采用有限时间收敛的扩张状态观测器和控制律对解耦后的系统进行状态估计和扰动补偿,并利用比例控制器进行控制,进而实现过热度和蒸发温度的独立控制。将所提控制策略与基于线性扩张状态观测器的预测自抗扰控制策略进行比较。仿真结果表明,所提控制策略使得调节时间减少50%左右,动态降落减少30%左右,且在参数摄动时具有良好的鲁棒性。实验结果表明,所提控制策略使得调节时间减少30%左右,动态降落减少12%左右,制冷系统的动态性能和抗干扰性能得到有效提高。     

自抗扰控制技术

本文提出了解决控制问题的新思路:“解决控制问题是在系统运行过程中施加控制力来达到控制目的的过程的控制”的思想;介绍了如何从“发扬经典PID技术的精髓,吸取现代控制理论成果,开发利用非线性特性,通过计算机平台上的仿真研究”中产生自抗扰控制技术的全过程;并介绍组成自抗扰控制技术主要子技术:跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性反馈效应和几个有用的非线性函数。     

小型四旋翼飞行器姿态的自抗扰控制

针对存在总扰动的小型四旋翼飞行器姿态控制问题,设计一种基于自抗扰技术的四旋翼飞行器姿态控制方法.首先,利用牛顿-欧拉建模方法建立小型四旋翼飞行器动力学系统模型,将其表示成二阶状态空间方程形式.然后,将系统的总扰动扩张为一个新的状态变量,并设计扩张状态观测器对系统总扰动进行估计.最后,在系统扰动估计的基础上设计非线性状态误差反馈控制律.仿真结果表明,所设计控制器对系统总扰动具有很强的鲁棒性能,实现了姿态的快速稳定控制要求.     

基于Monte-Carlo方法的自抗扰控制系统优化设计

针对一类含有不确定性的状态可测的单变量非线性对象,应用Monte-Carlo方法,研究自抗扰控制系统扩张状态观测器的优化设计问题,并对自抗扰控制系统的性能鲁棒性进行定量研究.仿真结果证明利用Monte-Carlo试验对自抗扰控制系统优化的方法不仅计算简便、可操作性强,而且还进一步提高了系统的性能鲁棒性和适应性.     

智能振动碾压机的自抗扰循迹控制方法

循迹控制是实现智能振动碾压机自动化工作的重要环节.为了改善智能振动碾压机在非结构化路面环境下的循迹效果,解决现有控制算法存在的调参工作量大以及鲁棒性低等问题,本文提出了一种基于扰动观测的反步控制方法.首先,建立了振动碾压机的整车运动学模型和一种具有预测功能的误差动态模型.然后,基于一台改装的智能振动碾压机平台研究了外界扰动对车辆的铰接角度、航向角度及位置的影响规律,发现外界扰动对碾压机的铰接角、航向角度的影响需要实时观测估计,而对碾压机轮位置的影响可通过姿态信息修正补偿.最后,在以上研究的基础上设计了扩张状态观测器用于实时估计系统内外总扰动,从而将误差动态模型简化为串联积分型系统,并基于李雅普诺夫函数设计控制器的反馈控制律.Simulink和硬件在环的仿真结果表明:在车辆的铰接角、航向角同时受内部、外界扰动作用的情况下,循迹连续弯道曲线中距离、角度和曲率误差的最大值分别为0.088 m、0.118 rad和0.042 m^-1.说明基于扰动观测的反步控制方法展现了良好的控制精度和鲁棒性.     

自抗扰控制器在气压伺服控制系统中的应用

为提高控制系统的鲁棒性,增强干扰抑制能力,提出了适用于气压伺服系统的自抗扰控制器方案,并讨论了控制参数的整定.自抗扰控制器为非线性控制器,由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律3部分构成.扩张状态观测器可以实时观测系统状态和扩张状态,从而实现全状态反馈及系统不确定性和外扰的补偿控制.自抗扰控制器的设计不依赖于被控系统的精确数学模型,并对内外扰有较强的抑制能力,在整个系统工作区间都有良好的鲁棒性.仿真结果表明,自抗扰控制器对气动伺服系统模型的不确定性以及外干扰的鲁棒性较好,且具有较优的动态性能.     

基于非线性状态观测器的直流降压变换器自抗扰控制

针对脉宽调制型DC-DC降压变换器的负载变化、输入电压波动和系统动态不确定性等内外干扰,以及线性观测器的大增益效应所产生的峰值现象和低精度等问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器的自抗扰控制方法.首先,根据直流降压变换器的输出电压与期望电压之间的误差建立系统的数学模型,对DC-DC降压变换器的不匹配干扰进行微分处理转换...     

直喷汽油机燃油共轨系统轨压主动抗扰控制

直喷汽油机共轨管内压力的稳定控制对发动机经济性、动力性及排放性有着重要意义.发动机运行工况复杂,转速变化和喷油量变化剧烈是影响轨压稳定性的主要问题.为研究此问题,建立了共轨系统物理模型,并利用台架实验数据验证了模型的准确性,从机理上分析了系统的动态特性.在物理模型分析的基础上,应用主动抗扰控制原理,设计了包含扩张轨压观测器和前馈控制的轨压控制器,并获得了基础控制参数,主动抵抗转速及喷油量变化带来的扰动,控制轨内压力稳定.在台架和仿真测试中,针对共轨系统中转速和喷油带来的扰动,测试该方法的控制效果.结果表明,控制系统在稳定工况及变工况中,可主动抵抗转速和喷油量变化及控制目标阶跃带来的扰动,控制轨内压力稳定在0.35,MPa内,表明此控制方法具有较好的快速响应性与鲁棒性.     

基于自抗扰控制技术的感应电动机MRAS转速估计研究

提出一种新型的以定子电流为变量的基于模型参考自适应的感应电动机转速估计模型.以感应电动机本身为参考模型,以可直接测量的定子电流为状态变量,以定子电流-电压方程为可调模型,根据Popov超稳定理论提出满足全局渐进稳定的转速自适应律估计转速.提出不依赖于转速的基于扩张状态观测器观测转子磁链模型,分离磁链观测与转速估计两个系...     

二阶系统自抗扰控制的扩张状态观测器的改进

线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)是线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的核心部件,其自身性能对控制效果至关重要.通过增加两个调节因子,对二阶系统LADRC的LESO性能进行改进.改...