基于MIMO-ESO的高速飞行器自抗扰控制

针对高速飞行器无动力再入过程中具有强耦合、气动参数摄动及不确定性的非线性姿态模型,设计了高速飞行器MIMO-ESO自抗扰姿态控制器。考虑各通道间的耦合影响,结合自抗扰控制中的扩张状态观测器及非线性状态误差反馈律,将不确定性、耦合及参数摄动等干扰作为“总和干扰”,利用扩张状态观测器进行估计并动态反馈补偿,再利用非线性状态误差反馈律抑制补偿残差。仿真结果表明,MIMO-ESO自抗扰控制器能够克服干扰及气动参数大范围摄动的影响,在获取良好的动态品质和跟踪性能的同时,具有较强的鲁棒性,克服了实际工程中难以建立精确被控模型并获取参数摄动范围的困难,具有工程应用价值。     

自旋火箭弹横滚隔离系统的自抗扰控制

针对自旋火箭弹大俯仰角飞行情况下,斜坡或正弦扰动导致其横滚隔离系统的滚转陀螺超量程、隔离失效问题,提出了一种横滚隔离系统的自抗扰控制器。在建立采用PI控制器的横滚隔离系统数学模型的基础上,通过理论分析揭示了斜坡及正弦扰动导致滚转隔离失效的机理,并使用数学仿真对该失效机理进行了验证。设计了自旋火箭弹横滚隔离系统的自抗扰控制器,数值仿真结果表明,在自旋火箭弹大俯仰角飞行情况下,该横滚隔离系统可以有效应对斜坡或正弦扰动,并将横滚隔离系统的滚转角速度控制在1°/s的较小范围内,将滚转角控制在0°左右,保证了滚转隔离的有效性。     

一种伺服系统的自抗扰控制器设计

将永磁同步直线电机应用于高低向伺服控制,设计并构建了伺服实验台。建立了直线电机和伺服系统的数学模型,讨论了影响系统控制精度的各种非线性因素。这些非线性影响不易测量,从模型上很难补偿,由此设计了自抗扰控制器(ADRC),对外界扰动、噪声和模型中的非线性误差均视为扰动进行补偿。构建了基于xPC Target的半实物仿真试验系统,并对所设计的控制器进行了实验验证。     

基于自抗扰控制技术的鲁棒制导律设计

利用自抗扰控制技术,设计了一种对未知目标机动具有较强鲁棒性的制导律。运用扩张状态观测器对系统非线性部分、通道间耦合项以及目标机动加速度的总和进行估计,并实时给予动态补偿,实现了动态反馈线性化和解耦控制,然后设计了非线性反馈控制器。仿真结果表明,该制导律能有效抑制视线角速度的波动,保证导弹命中目标。     

磁悬浮控制力矩陀螺转子系统径向自抗扰解耦控制和扰动抑制

为了克服外部扰动影响磁悬浮转子悬浮稳定度和磁悬浮控制力矩陀螺输出力矩精度的问题,提出一种基于自抗扰控制器的磁悬浮转子扰动抑制方法.根据牛顿第二定律和陀螺技术方程建立磁轴承坐标系下磁悬浮转子系统的动力学方程,基于自抗扰解耦控制原理得到径向四通道解耦模型,设计各通道自抗扰控制器,从而实现转子系统径向四通道解耦和扰动抑制.与分散 PID加交叉反馈控制方法进行仿真对比,结果表明:自抗扰控制器具有良好的扰动抑制功能,能提高转子的稳定精度和控制力矩陀螺的输出力矩精度;因此,此方法不仅改善了解耦控制精度,而且提高了系统对外部扰动和参数变化的鲁棒性,可应用于磁悬浮控制力矩陀螺的高精度强鲁棒控制.     

自抗扰控制器在导弹舵机上的应用研究

空空导弹舵机通常采用PID控制器进行伺服控制,由于舵机运动部分摩擦力变化及其他非线性因素扰动的影响,PID控制器的性能不稳定。近年来逐渐广泛使用的自抗扰控制器对系统扰动有较强的抑制能力,为确定其在舵机控制中的应用可行性,对某型舵机进行了自抗扰与PID控制器应用的对比试验,结果表明,自抗扰控制器用于舵机控制的效果优于常规PID控制器。     

基于Vague集的自适应自抗扰控制器设计

为进一步提高自抗扰控制器(ADRC)的动态性能和稳态性能,文中利用基于Vague集相似度量推理易于得到控制量和便于工程运用的优点,设计了一种基于Vague集的自适应ADRC;通过动态调整ADRC的非线性组合权值,提高ADRC的适应能力。仿真结果表明,基于Vague集的自适应ADRC较常规自抗扰控制器有更好的动态性能和稳态性能。     

基于BP 神经网络的自适应自抗扰控制及仿真

针对被控对象参数变化大而快、外扰严重且不确定的系统,参数固定的扩张状态观测器 (ESO)存在“总和扰动冶估计精度降低、控制效果较差的问题,提出了一种基于BP 神经网络的自适应自抗扰控制器(ADRC)。分析了引入自适应ESO 的意义,剖析了ESO 的结构,利用BP 神经网络在线调整ESO 参数并将这个自适应ESO 嵌入到ADRC. 仿真结果表明,改进的ADRC 较常规ADRC 具有扰动估计精度更高、控制量振荡幅度更小以及鲁棒性、抗干扰性更强的优点。     

基于自抗扰控制的导引律

考虑目标机动和驾驶仪动态等情况,提出了一种基于自抗扰控制理论和反步法设计思想的新型制导律。将目标机动和驾驶仪参数不确定分别当成系统的扰动。将包含驾驶仪动态特性的制导环路,分作外环和内环分别进行控制器设计。外环自抗扰控制器用于控制切向相对速度收敛到零。抑制目标机动及系统非线性项对视线稳定性影响。内环自抗扰控制器用于跟踪外环输出的虚拟控制,补偿驾驶仪动态及驾驶仪参数不确定性对于制导精度的影响。仿真结果表明,设计的算法能够有效地实现制导目的,在目标作大机动且考虑驾驶仪动态情况下,仍然具有很高的制导精度。     

自抗扰控制技术在电动缸伺服系统中的研究

某舰炮高低系统采用电动缸传动方式,对高低系统进行分析,得出电动缸伺服系统的电机转动与火炮身管转动存在非线性关系,提出将自抗扰控制技术应用于电动缸伺服系统,设计了用于系统位置环的自抗扰控制器。利用MATLAB软件对采用自抗扰控制器的电动缸伺服系统进行了仿真研究,并与传统PID控制的结果进行对比分析,仿真结果表明,基于ADRC的电动缸伺服系统响应速度快、稳态误差小、无超调、定位精度高、跟踪误差小。     

基于DSP F2808 的双闭环直流电机控制器

针对中型组足球机器人的电机控制器存在的不足,设计一种基于DSP F2808的双闭环直流电机控制器。说明了控制器的组成与电路结构,分析双闭环控制回路的具体运行机制,采用加入扼流圈来降低电机内部电流的振荡幅度的方法,减少了电机的发热量,并通过试验检验电流控制效果。试验结果表明：该控制器能够有效地控制电机电枢电流,并且减少电机发热量,从而保护电机在安全范围内稳定运行。     

导引头伺服系统预定回路Anti-Windup设计

以雷达导引头伺服系统预定回路为研究对象,建立了回路的数学模型。针对由饱和非线性引起的Windup问题,提出两种Anti-Windup设计方法,并通过数字控制器实现。实验结果表明,两种设计方法能有效解决回路Windup问题,提高回路性能。     

超导单铁悬浮系统反馈控制研究

超导单铁悬浮控制系统,采用超导线材绕制电磁铁设计状态反馈控制器使系统稳定悬浮.在系统模型完全已知情况下,先设定闭环系统的特征值,得到闭环系统的特征方程,进而得到反馈增益.因为超导线圈的零电阻效应,所以在系统稳定悬浮后,线圈消耗的功率为零,实现节能的目的.     

一种变参数的复合自抗扰舵机控制器设计

基于导弹舵机系统的特点,结合误差分段PID响应速度快和自抗扰复合控制抗扰动好的优点,进行位置环控制,尝试根据误差变化自适应调节误差增益系数和微分增益系数,运用遗传算法优化参数,对负载力矩外部扰动和模型参数摄动进行补偿,通过与PID控制比较,证明变参数复合自抗扰控制舵机达到指标要求,动态响应相移、幅值衰减都优于分段PID,大动态负载扰动输出脉动频率小,在电枢电阻、转动惯量变化时,具有很好的快速性和鲁棒性。     

USB 伺服驱动速度环设计及仿真

根据USB伺服系统设备的原理和组成,对USB伺服驱动速度环设计方法进行研究。分析速度环控制对象特性,详细介绍速度环的设计,给出具体速度环参数及其PID调节器设计方法,运用Matlab建立其仿真模型,检验速度环在不同PID调节参数下的稳态和动态性能。仿真结果表明:该设计正确、可靠,系统仿真形象、直观,为位置环及其他控制方式设计打下了基础。     

基于磁场变化量的闭环消磁控制方式

通过对于国外闭环消磁控制方式的分析,研究一种基于磁场变化量的闭环消磁控制方式,该方法可以不通过M矩阵的求解直接内外磁场换算问题。然后,分析了基于磁场变化量的闭环消磁控制方式的应用前景及需解决的问题,为闭环消磁控制技术的发展提供了一种新思路。     

二级倒立摆系统的最佳控制

二级倒立摆系统的最佳控制利用最佳控制理论对其状态重构,构建最佳反馈离散控制器,并合理选择Riccati方程中的Q、R矩阵,设计离散控制降维观测器获得最佳反馈矩阵.由于不同离散时间和相应的不同矩阵其结果不完全相等,故对得到结果进行计算分析,最终选取一组较好参数作为离散时间和相关矩阵,以实现最佳控制.     

大时滞过程的自整定PID控制器

大时滞过程的自整定PID控制器,采用基于内模控制策略的继电型PID自整定.通过继电反馈辨识方法获得被控对象模型参数.该控制器由等效扰动信号、被控对象、对象模型、内模控制器、反馈滤波器及参考输入滤波器组成.其仿真结果表明:该方法不仅具有良好的鲁棒性,而且调节快速,参数整定方法简单,适合工程应用.     

远程空空导弹半实物仿真中的关键技术探讨

针对远程空空导弹对半实物仿真的需求,对远程空空导弹半实物仿真的关键技术射频目标仿真的宽带性和共源性进行了分析说明,并结合具体射频目标仿真器结构特点,提出了解决这些问题的基本思路和方法。     

某火炮伺服系统数字电流环研究

针对火炮伺服系统模拟电流环存在控制参数不易调整、抗噪声干扰能力不足等缺点,基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)设计了数字电流环的硬件电路和软件代码,并对电流环进行dSPACE扫频测试、仿真分析和性能测试.结果表明:基于FPGA的数字电流环性能优越,可满足火炮伺服系统的要求.