动力陀螺稳像系统自抗扰控制器设计与仿真

针对具有交叉耦合以及会受内外干扰的动力陀螺稳像系统,运用自抗扰控制理论设计了控制器。采用前馈控制解耦矩阵实现了通道之间的解耦。采用扩张状态观测器对系统的内外干扰进行实时估计和补偿,由非线性状态误差反馈控制律设计了ADRC控制器,实现对动力陀螺稳像系统的控制。数字仿真结果表明：所设计的自抗扰解耦控制器具有良好的解耦性能、跟踪性能、抗干扰性能和抑噪性能,可以满足动力陀螺稳像系统的控制要求。     

小灵巧导弹自抗扰BTT控制器设计与仿真

针对非线性、时变、强耦合和具有不确定性的小灵巧导弹(SSM)控制系统,运用自抗扰控制理论,设计了一种新的BTT控制器。滚转通道单独设计控制器,对俯仰和偏航通道建立多输入—多输出二阶非线性耦合模型,采用扩张状态观测器对系统的不确定性与干扰进行实时估计和补偿,并由非线性状态误差反馈律设计BTT控制器,以实现对导弹的解耦控制。数字仿真结果表明:所设计的自抗扰BTT控制器可以满足导弹系统的控制要求,具有优良的跟踪性能、鲁棒性能以及对非线性强耦合系统的解耦性能。     

基于回路成形的涡扇发动机自抗扰控制

为抑制控制器硬件电路不确定性因素和控制中的内外干扰对涡扇发动机高压转子转速控制的影响,设计了线性自抗扰控制器。线性自抗扰控制器由跟踪微分器、扩张状态观测器和误差反馈控制器三部分组成,跟踪微分器负责安排转速指令过渡过程;扩张状态观测器充分利用转速变化的量测信息,可对转速控制信号的内外部干扰进行观测;误差反馈控制器设计时采用了频域校正方法设计控制器,在补偿扩张状态观测器预估干扰的同时,实现发动机的转速控制。最后对某型涡扇发动机控制系统的仿真结果表明,以上自抗扰控制器具有强鲁棒性和抗干扰性能。     

双自由度陀螺仪再平衡回路的控制解耦

给出了现有双自由度解耦控制的一般方法．根据自抗扰控制原理，提出了双自由度陀螺解耦控制的自抗扰控制方案（ADRC），给出了分析原理和一定的实现模块，可以看出自抗扰控制（ADRC）比较简单可行。     

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.     

速率稳定滚仰式导引头跟踪回路自抗扰控制器设计与仿真

构建了一种速率稳定滚仰式导引头的双通道数学模型。对稳定回路采用速率陀螺反馈控制;对位置跟踪回路分别采用PID控制与自抗扰控制理论设计了控制器。通过仿真计算研究了控制器的动态性能、跟踪精度以及对外界干扰的鲁棒性。仿真结果表明:滚转通道对方波输入具有超调,而俯仰通道没有超调;自抗扰控制相比PI控制具有无超调、更快的上升时间和抗外界干扰能力;自抗扰控制器隔离度大约为PI控制器的1/30。研究结果为常规小口径火箭弹的制导化改造提供了一种可用的技术方案。     

基于串级自抗扰理论的BTT导弹解耦控制器设计

针对传统的基于特征点设计的前馈补偿方法在BTT导弹弹体动态变化后解耦效果并不理想的问题,设计了一种串级自抗扰解耦控制方法。首先,使用线性扩张状态观测器将原系统改造成标称的积分串联型系统。其次,通过一级自抗扰控制器设计改善弹体内回路的动态特性,在此基础上引入前馈补偿支路,对通道间的运动学耦合进行补偿。最后,通过二级自抗扰控制器设计对剩余耦合量进行估计补偿,从而实现通道间解耦和期望的性能。数学仿真表明,相比传统前馈方法,串级自抗扰控制方法解耦效果更为明显,能够有效抑制侧滑角的扰动。     

基于遗传算法的无人水下航行器深度自抗扰控制

根据无人水下航行器（UUV）操纵控制过程的特点,设计了一种基于遗传算法的UUV深度自抗扰控制器（ADRC）。针对ADRC控制器控制参数较多的问题,将其参数设计转化为一种辨识问题。借助遗传算法,对UUV深度控制系统中的ADRC控制参数进行了辨识,并对其在无外界干扰和近水面航行受波浪力干扰两种情况下的深度控制进行了仿真。数值仿真结果表明,ADRC控制可以获得较好的深度保持性能,并且具有较强的抗干扰能力。与PID控制相比,ADRC控制的操舵幅度和操舵频率有了明显降低,其控制品质有了明显提高。     

基于自抗扰技术的火箭炮伺服系统解耦控制

火箭炮伺服系统为方位和俯仰两轴耦合的伺服系统。为研究发射时的两轴耦合问题及燃气流冲击强干扰影响,建立了火箭炮伺服系统双轴转台动力矩方程和耦合系统微分方程,采用基于自抗扰技术的解耦控制方法设计了扩张状态观测器及虚拟控制量。通过扩张状态观测器估计系统总扰动并进行实时补偿,通过虚拟控制量得到实际控制量对耦合系统进行控制。仿真结果表明,基于自抗扰技术的解耦控制提高了火箭炮伺服系统跟踪精度,使系统在两轴负载转矩耦合效应和燃气流冲击下有效地抑制了发射平台振动,满足控制性能指标,对火箭炮两轴耦合控制问题具有一定的理论意义和实用价值。     

光电经纬仪自抗扰控制方法

为提升光电经纬仪在跟踪时的响应速度和抗干扰能力, 提出一种基于观测器的自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)方法。对所有已知或未知的影响直流电机工作的干扰输入进行在线估计,并通 过适当的反馈控制法来补偿这些干扰;通过选取合适的观测器和控制器带宽参数,来实现良好的抗扰控制效果。仿 真结果表明：基于观测器的自抗扰控制方法能有效地提高直流电机对外部干扰和内部未知参数变化的鲁棒性,具有 工程应用前景。     

某火炮伺服系统的回声状态网络自抗扰控制

为解决火炮伺服系统面临的一系列非线性因素,设计一种基于回声状态网络的自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)策略.使用回声状态网络(echo state network,ESN)实现自抗扰控制重要参数的在线整定,并引入梯度下降算法与改进后的灰狼优化算法(grey wolf optimization,GWO)对回声状态网络进行训练.仿真结果表明:该新型控制方法能有效提高火炮伺服系统的动态响应性能、抗干扰性能以及随动跟踪精度,满足火炮伺服系统所要求的性能指标.     

改进型LM-RBF 神经网络在自抗扰控制器上的应用

为解决自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)中参数较多且难以整定的问题,提出一 种基于LM 算法且网络结构可在线优化的径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络。利用滑动窗口的思想将 在线输入的样本放入一个长度固定的队列,将LM-RBF 网络应用于ADRC,在线整定控制器参数,并以永磁同步电 机为对象在Matlab 里进行仿真分析。结果表明：与基于RBF 的常规自抗扰控制器相比,改进后LM-RBF 使控制器 有更快的响应速度及更优的抗干扰能力,能有效提高被控系统的稳定性,满足非线性时变系统对自抗扰控制器的性 能要求。     

某交流伺服系统的免疫克隆粒子群优化自抗扰控制

针对采用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动的某火箭炮位置交流伺服系统存在摩擦力矩、外界扰动等一系列复杂非线性问题,设计一种基于免疫克隆粒子群优化算法的自抗扰控制器(IPSO-ADRC).根据自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)抗干扰能力强和粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)寻优能力强的特点,采用免疫克隆粒子群优化算法在线整定自抗扰控制器的重要参数;并将克隆选择算法(clonal selection algorithm,CSA)融入到粒子群算法中,维护群体种类的差异性,解决PSO算法的缺陷问题.仿真实验结果证明:该控制策略使系统的稳态性能更好,并能提升系统的动态品质.     

高超声速飞行器鲁棒多目标线性变参数控制

针对具有“乘波体”构型的吸气式高超声速飞行器纵向飞行姿态控制问题,提出了一种基 于区域极点配置的鲁棒多目标线性变参数（LPV）控制系统设计方法。给出吸气式高超声速飞行器纵向非线性机理模型,在此基础上建立了刚性LPV模型;针对此类LPV模型,提出了基于区域极点配置的LPV状态反馈控制系统设计方法,将系统的鲁棒稳定性、干扰抑制、跟踪性能等性能指标通过扩展线性矩阵不等式约束的方式,实现了LPV系统的多目标鲁棒跟踪控制。同时,通过引入松弛变量的方法,解除了Lyapunov函数矩阵与系统矩阵之间的耦合影响,从而降低了控制系统设计的保守性,得到了满足期望性能要求的LPV状态反馈鲁棒跟踪控制器。所设计的控制器应用于高超声速飞行器的非线性机理模型进行数值仿真验证,仿真结果表明：所设计的控制器能够使得闭环反馈控制系统有效地跟踪指令信号变化,系统动态性能良好且具有较强的抗干扰能力。     

扫雷器发射架电液伺服系统改进自抗扰控制

针对某爆破扫雷器发射架电液位置伺服系统响应速度慢、跟踪精度低、抗扰能力差的问题,设计一种改进自抗扰控制器。利用BP神经网络强大的自学习和非线性逼近能力对自抗扰控制器中的关键参数在线整定,并结合遗传算法(genetic algorithm,GA)对网络的初始权值进行优化;利用AMEsim和Simulink软件对该改进自抗扰控制器进行联合仿真验证。结果表明：该控制方法可有效提高系统的抗干扰能力,同时保证扫雷器的调炮速度和精度。     

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。     

某全闭环操瞄系统的火炮身管指向控制研究

某履带式自行火炮的操瞄系统采用捷联惯导系统（SINS）测量火炮身管指向进行瞄准,使得高低伺服和方向伺服存在控制耦合,瞄准性能易受车体姿态影响。根据车体坐标系下的全闭环操瞄系统控制模型,对被控模型进行等效变换,得到平动坐标系下含非匹配不确定干扰的伺服被控模型,将原有的耦合干扰、建模误差等转换为各伺服分系统的外扰,分别对伺服分系统设计自抗扰控制器。自抗扰控制器可对外扰进行观测,并在非线性状态误差反馈控制器中进行补偿,克服外扰造成的伺服系统超调。在车体初始姿态分别为水平和倾斜6°条件下进行仿真,结果表明：与采用自适应滑模变结构控制相比,采用自抗扰控制策略的伺服瞄准系统实现了平稳、精确瞄准,超调小,有效地抑制了非匹配不确定干扰,且控制器输出平滑。     

双侧独立电驱动履带车辆反馈线性化解耦与预测行驶控制

针对双侧独立电驱动履带车辆行驶动力学耦合和跟踪优化的控制问题,提出一种解耦和预测控制方法.在车辆仿射非线性模型基础上,通过反馈线性化消除系统动力学耦合因素,实现纵向车速和横摆角速度的解耦控制;对解耦后的速度和横摆角速度子系统分别设计自适应广义预测控制算法,采用递推最小二乘法辨识受控自回归积分滑动平均模型的参数以修正控制...