异质队列的分布式鲁棒解耦控制

基于分布式控制结构和基于图论的通信拓扑描述方法,针对车辆节点动力学的不确定性设计了一种异质队列的鲁棒解耦控制策略。采用乘性不确定模型覆盖由下位控制器和车辆动态特性构成的队列节点的动态特性,在此基础上通过通信拓扑的特征值分解和线性变换将异质队列控制系统分解成H∞范数有界的不确定部分和一个对角系统,从而实现队列系统的解耦。进一步对该控制系统的鲁棒稳定性、跟踪性能和队列稳定性进行理论分析。通过与非鲁棒控制器,以及不同通信拓扑下的系统性能进行台架实验对比分析,对所提方法的鲁棒稳定性、跟踪性能和队列稳定性进行了验证。     

[分布式驱动电动汽车动力学控制]基于转矩协调分配的分布式驱动电动汽车稳定性控制

A hierarchical vehicle-stability-control method was presented based on the longitudinal force distribution optimization for the handling and stability control of the distributed-driven electric vehicles. The eight-degree-freedom vehicle models and the three-layer control systems were developed. By selecting the sideslip angle and the yaw rate as the state variables and introducting the virtual control to decouple two control variables,  the integral 2-DOF vehicle models were adopted to calculate the equivalent yaw moments for the vehicle stability in upper controllers. The linear quadratic regulator （LQR） method was utilized to optimize the distribution of the front and rear steering angles and the tire longitudinal forces in middle controllers. The sliding-mode-based slip controller in the lower layer was also designed to reallocate the wheel torques. Simulation results show that the control system may make full use of the adhesion potential of the tire under high speed and extreme conditions, realize the coordinated distribution of wheel torques and improve the steering stability of the vehicles. When the actuators fail, the system may reconstruct effectively and realize the reallocation of control inputs to improve the safety of the vehicles.     

一类机器人操作手的鲁棒最优控制

在这篇文章中我们扩展了[1]中的理论框架,描述了非线性最优鲁棒控制问题;特别地,我们把非线性鲁棒控制问题转化为最优控制问题.具体是根据系统的不确定性,通过适当的选择目标函数使最优控制的解满足鲁棒控制问题的解.这篇文章的主要优点在于为实现非线性控制器的设计提供了很好的方法它不仅保证了在不确定性存在时的鲁棒稳定性,而且使问题的求解变得简单.     

3-HSS并联机床动力学建模及鲁棒轨迹跟踪控制

研究一种3-HSS并联机床动力学建模及鲁棒轨迹跟踪控制方法。首先导出了外移动副驱动,含平行四边形支链结构的并联机构位置、速度及加速度逆解模型,并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型。在此基础上,考虑其运动部件重力及模型误差,为保证其跟踪精度,设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,确保了跟踪误差的一致终值有界性。最后通过对全工作空间内圆形轨迹的仿真可知该控制方法具有很好的稳定性和有效性。     

[分布式驱动电动汽车动力学控制]电动汽车对开坡道双模耦合驱动控制

基于所发明的双模耦合驱动系统开展了电动汽车对开坡道通过性能提升研究。分析了该驱动系统在对开路面上的转矩输出特性以及通过性控制方案;根据驱动轮滑转率门限制定了变模控制触发判定规则;针对驱动电机在变模过程中的主动调速要求,设计了其模糊-PID控制器;根据变模执行机构电机的参考角位移曲线,设计了其预测函数控制器;通过与其他驱动模式的台架和实车试验对比,验证了系统转矩输出特性以及变模控制的实际效果。研究结果表明,双模耦合驱动系统的转矩输出特性符合电动汽车的技术需求,其灵活的变模控制功能大幅提升了车辆在对开坡道上的通过性能。     

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。     

考虑轮胎弛豫特性的轮毂电机驱动电动汽车鲁棒自适应驱动防滑控制

针对轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制问题,充分考虑轮胎弛豫特性对加速舒适性的影响,提出一种基于线性参数时变-鲁棒保性能极点配置的驱动防滑控制方法。阐述轮胎弛豫特性与传统稳态车轮旋转动力学的耦合机理,指出弛豫特性是造成的滑移率振荡的原因,并依此建立弛豫车轮旋转动力学模型。为了抑制车轮滑转的同时降低弛豫特性对纵向舒适性的影响,基于保性能极点配置方法设计驱动防滑控制系统。针对模型中存在的摄动参数与时变参数,构建鲁棒控制-增益调度策略保证滑移率跟踪的稳定性。数值仿真和实车试验结果表明,所设计的驱动防滑控制系统可以实现任意路面附着与初始车速下车轮滑移率的自适应控制,具有较强的鲁棒性。与传统的驱动防滑控制系统相比,其对车身加速度振荡的抑制更加明显,提高轮毂电机驱动电动汽车的纵向稳定性和加速舒适性。     

分布式驱动电动汽车操稳性鲁棒增益调度控制研究

研究了当车速以及轮胎刚度变化时的分布式驱动电动汽车的操控稳定性问题.针对时变的纵向速度,建立了以车速为调度变量的线性变参数(LPV)模型并设计了鲁棒增益调度控制器以保证车辆的性能.考虑到轮胎的非线性,提出了 一种模糊融合策略,利用估计的车辆滑移角对控制器的输出进行加权,以使其更好地适应轮胎的变化并能够实时调整其控制变量...     

[分布式驱动电动汽车动力学控制]四轮驱动电动汽车多Agent能量管理体系研究

In order to explore the energy flow relationship of each electricity system of 4WD electric vehicles, a framework of energy managements for 4WD electric vehicles was structured based on multi-Agent system, and details of this framework were described. A mathematical model of multi-Agent system for energy managements was built with a decision-planning layer based on state transition and transferable belief model. The models of multi-Agent system for energy managements were built in Netlogo, and the energy configuration status was simulated under the rapid acceleration working conditions of electric vehicles using Netlogo. It indicates that the framework of the built energy management multi-Agent system may adjust the energy distribution weights of each Agent dynamically, and the energy allocation of each Agent maybe coordinated reasonably on the premise of satisfying dynamics requirements.     

匹配机械弹性车轮的分布式驱动电动汽车稳定性控制

车辆的稳定性一直以来是车辆安全研究的重要问题,车辆在紧急变道或者避障等极端工况下非常容易失去稳定性。首先,根据车轮刷子理论,建立匹配机械弹性车轮(Mechanical elastic wheel,MEW)的纵向和侧偏力学模型。接着,为了深入研究装备MEW的分布式驱动电动汽车的横向稳定性,提出一种分层控制结构。为了提高滑模控制器的鲁棒性,上层控制器采用积分联合终端的滑模控制器,通过获得期望的横摆力矩来提高车辆的横向稳定性。在下层控制器中根据采用全轮纵向力轴载比例分配模式,以前、后轴载估计值为比例分配各轴总的驱动力与横摆力矩。建立匹配MEW的车辆动力学模型,通过Carsim和Matlab/Simulink联合仿真对分层控制结构进行了多种复杂工况下的验证。仿真结果表明,提出的控制算法能够有效地提升装备MEW车辆的横向稳定性。     

不确定线性系统的一种鲁棒保稳定最优控制方案

针对不确定性系统,提出了鲁棒保稳定控制设想。建立了改进的鲁棒性回差方程,给出闭环系统鲁棒保稳定的充分条件,以及增益和相位裕度描述形式。同时还给出了相应的鲁棒保稳定控制系统设计方法,并辅以打浆过程鲁棒保稳定控制系统的设计实列和仿真结果。     

船闸水域船舶列队协同停船预测控制器

为提高船舶在闸室水域的航行效率和安全性,开展了船闸水域船舶列队协同停船控制方法的研究.建立了闸室水域船舶列队直航运动模型,基于模型预测控制原理分别提出了速度-时间法和速度-位移法两种船舶停船控制方法.针对船舶列队协同停船控制需求,结合停船经济性和平顺性设计了船舶列队停船控制目标函数,以船舶纵向间距保持、输入为约束,提出...     

半闭环三轴机床静态解耦轮廓控制及螺距误差补偿

为提高半闭环三轴机床加工精度,首先提出单伺服轴的螺距误差补偿方法;在建立半闭环三轴机床解耦轮廓系统模型基础上,研究了静态解耦轮廓控制器的设计,并在所提出的静态解耦轮廓控制系统上实现了螺距误差补偿.实验结果表明,算法有效地实现了轮廓的切线、法线和副法线方向的解耦跟踪控制.加入螺距补偿后,机床加工半球的最大圆度误差由55μm缩小到12μm.     

MATLAB LMI工具在鲁棒稳定性分析中的应用

针对一类普遍存在的不确定时滞系统，基于线性矩阵不等式(LMI)的描述进行系统的稳定性分析，得到了用一个线性矩阵不等式系统的可行性表示的鲁棒稳定性滞后依赖型条件。介绍了如何利用MATLAB软件中的LMI工具箱进行分析与设计，据此计算出最大的允许时滞界。针对此类系统的鲁棒稳定性分析给出了数值算例。     

基于频域分析的预测控制鲁棒性设计

从分析预测控制的内模机理出发，把系统稳定鲁棒性和品质鲁棒性要求作为内模控制器设计的两个约束条件，利用控制理论中频域分析的方法把离散控制系统的控制器设计转化到频域进行分析，推导出满足系统稳定鲁棒性和品质鲁棒性条件的内模控制器，从而得出预测控制鲁棒性设计的条件，使控制系统能较好的抑制外部扰动所产生的影响。仿真实验结果表明该设计比传统的CHR和Cohen-Coon整定算法有更优异的控制效果。     

基于内模PID鲁棒控制的电阻炉炉温控制系统

针对电阻炉温度被控对象的纯滞后特性，设计了内模PID鲁棒控制器。结果表明，内模PID鲁棒控制器具有良好的抗干扰性和鲁棒性，且参数整定简单，可有效改善系统的控制效果。     

空间机械臂姿态及关节运动的自适应与鲁棒控制

讨论了载体位置不受控制的漂浮基空间机械臂系统的控制问题。借助于增广变量法,恰当地扩展系统的控制输入与输出,克服了漂浮基空间机械臂系统控制方程关于惯性参数呈非线性函数关系的难点,保持了系统控制方程关于惯性参数的线性函数关系。以此为基础,针对末端抓手持有载荷参数未知与不确定两种情况,设计了载体姿态与机械臂关节协调运动的自适应控制与鲁棒控制两种方案。仿真运算证实了上述控制方案的有效性。     

电液多变量位置系统的解耦控制

采用对角矩阵法对电液比例双阀控缸位置耦合控制系统进行解耦设计。并在实验装置中得到了实现。解耦控制中,针对结构耦合和外扰力作用,分别采用了反馈解耦和反馈全解耦方案,实验结果表明,该方法具有较好的解耦效果,且仅需采用两液压缸活塞的位移值就能实现,算法简单,易于工程应用。     

预测控制的新进展

随着预测控制在工业过程中日益广泛的应用,近年来,有关预测控制理论与应用方面的研究也取得了长足的进步。本文就多年来,预测控制理论与应用的发展作了一个简要的回顾,并着重就预测控制的稳定性和鲁棒性及其所存在的困难作了分析,并对预测控制今后可能的发展方向作了进一步的探讨。     

参数不确定条件下基于 I&I 的异步电机鲁棒控制新方法

针对不确定参数存在条件下异步电机( IM )难以精确进行动态控制的问题,提出了一种基于浸入与不变性( I&I )理论的鲁棒控制方法。在故障工况(转子绕组渐增及负载突变)导致异步电机电气参数存在不确定性的情况下,基于 IM 系统动力学和 I&I 基本原理,通过设计补偿器实现了电机的鲁棒控制,并基于 Lyapunov 直接稳定性方法证明了所设计控制器的渐近稳定性。最后,通过仿真和实验对所提控制方法的有效性和适用性进行了验证。结果表明,所提出的控制方法在参数不确定条件下鲁棒性良好,且在参考信号类型改变时, IM 输出信号仍能够准确、快速地跟踪参考信号。