基于LADRC的3D舞台威亚协调同步控制方法

针对机电参数摄动、钢绳弹性延伸及负载变化等对3D威亚系统造成的影响,根据"抗扰范式"建模理念,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的3D舞台威亚协调同步控制策略,分别对3D舞台威亚系统的控制结构、控制器设计以及协调同步算法进行了研究.首先从威亚系统的单机LADRC设计入手,并进行相关稳定性分析;然后融合并联硬同步方法设计了适宜的软协调算法,进而实现了3D威亚系统的协调同步运行.仿真结果表明,所提出的控制策略,对于舞台空间内预设的无论是常规或非常规复杂姿态曲线,即使存在内外部不确定性"总扰",均能使3D威亚有着良好的轨迹拟合效果及协调同步性能,尤其是软协调同步算法中离线与在线的结合,为3D舞台威亚的工程应用提供了实施便利.     

基于鸟群算法的3D威亚系统自抗扰 控制器的参数优化

针对3D舞台威亚系统自抗扰控制器(ADRC)参数多且难以整定的问题,将鸟群算法(BSA)引入其中对自抗扰控制器的参数进行了优化研究.首先根据自抗扰控制"抗扰范式"的思想,建立了3D舞台威亚系统单点吊机的"鱼骨+鱼刺"模型;接着结合3D舞台威亚的运行性能及ADRC的特质,分析确定了ADRC需优化整定的参数,并基于智能优化算法BSA对ADRC的参数进行了优化整定.仿真结果表明,BSA不仅能克服粒子群算法使ADRC参数易陷入局部最优的缺点,而且运算简单高效且易于实现,经BSA优化后的ADRC改善了3D舞台威亚单点吊机运行性能与鲁棒性,为威亚的同步控制提供了保障.     

升降舞台多电机同步系统的预测函数控制

针对升降舞台系统中升降台因负载扰动、机械间隙等因素造成的不同步现象,提出一种基于预测函数控制与位置偏差耦合的复合同步控制策略.结合预测函数跟踪速度快、鲁棒性好的特性,与并联同步下位置偏差均值补偿同步控制结构来协同改善舞台升降台的同步控制性能.仿真研究表明,升降舞台预测函数控制系统能够确保多电机高性能同步运行,与PI控制系统相比,对参数摄动和外部干扰鲁棒性更强,控制精度更高.     

基于内模与偏差耦合复合的舞台调速吊杆群同步控制方法

以舞台调速吊杆群高精度协调同步运行为目标,针对吊杆运行过程中易受负载扰动和电机参数摄动影响同步效果的问题,在并联同步控制的基础上,用内模控制器取代常规PI跟踪控制器,并与偏差耦合控制方法相结合,构建了基于内模与偏差耦合复合的舞台调速吊杆群同步控制方案,以内模控制增强系统的鲁棒性、位置均值偏差耦合补偿控制改善系统的精度.最后选用3组调速吊杆的同步控制对文中方法进行有效性仿真验证,结果表明,该方法在保证系统具有优良抗干扰性能的同时,较传统PI位置耦合控制具有更好的跟随性能及同步精度.     

模糊自抗扰控制在凹印机放卷张力中的应用

针对凹印机放卷张力系统多变量、非线性、强耦合、时变的特性,基于系统基本组成元件工作原理的耦合建模方法,建立了张力控制系统的动态数学模型。为了提高张力控制系统的控制性能,在自抗扰技术的基础上,引入模糊控制,提出了张力控制模糊自抗扰控制策略,并对控制系统的解耦性能和抗扰性能进行了仿真研究。结果表明:模糊自抗扰控制策略能够有效抑制外界扰动和系统参数变化的影响,实现恒张力控制;模糊自抗扰控制器实现了张力系统的解耦控制,解决了系统参数整定难的问题。     

基于自抗扰与滑模理论的直驱永磁风力发电系统控制

针对风机发电过程中存在的外界干扰与风速不确定性问题,提出自抗扰控制与非奇异终端滑模控制两种控制算法,确定机侧以转速的偏差为输入,交轴电流为输出,使风机达到最大功率跟踪效果;网侧变流器采用电压外环、电流内环双闭环控制策略.通过Simulink系统仿真,结果表明自抗扰控制系统能实现发电机的最大功率跟踪和单位功率因数运行,同时其控制效果略优于滑模控制效果．     

永磁同步风力发电机的时滞补偿自抗扰控制设计

针对直驱式永磁同步风力发电机系统存在非线性、多变量、强耦合、模型不确定和控制时延等问题,提出一种基于时滞补偿的自抗扰控制策略.该策略首先利用Smith预估器补偿时延,使自抗扰控制器作用于无时延环节,然后引入非线性扩张状态观测器对建模误差和多变量耦合等内部干扰以及外部环境的不确定性进行估计,并通过前馈通道进行实时补偿,消除内外干扰的影响,实现最大功率跟踪,最后基于Matlab/Simulink系统展开对比验证.结果表明:该控制策略能有效提高系统的稳定性和抗干扰能力,其跟踪性能优于传统自抗扰控制方法.     

永磁同步直线电机混沌杂草自抗扰控制研究

针对永磁同步直线电机没有中间传动环节, 任何不确定性扰动都会直接影响控制系统性能的问题, 设计 了一种改进杂草算法优化的 PMLSM(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor)二阶自抗扰控制器。 通过采用 混沌反向学习初始化方法和柯西分布的空间分布方式改进杂草算法优化自抗扰控制器参数, 经过优化的自抗 扰控制器的控制其性能有明显提高。 仿真结果表明, 该自抗扰控制器响应速度快, 稳态误差减小 2% 且无超 调, 对负载扰动具有良好的鲁棒性。     

3电机同步系统的2阶模糊免疫自抗扰控制

为了解决系统快速响应和小超调之间的矛盾,进一步提高控制系统的控制性能,结合免疫控制理论和自抗扰控制(ADRC)技术提出了2阶模糊免疫自抗扰控制策略.利用生物自适应免疫机制来提高控制系统的鲁棒性能,在一定程度上解决了小超调和系统上升时间短之间的矛盾;利用2阶自抗扰技术实现了速度和张力的强解耦;利用模糊算法实现了非线性智能免疫控制;同时对控制系统的稳定性进行了证明.仿真和试验结果表明,该控制策略要明显优于传统的PID控制,采用该控制策略的系统响应速度快,超调量小,解耦能力强,跟踪精度高,抗干扰能力强.     

一种线性自抗扰控制器参数自整定方法

针对线性自抗扰控制器参数难于整定的问题,提出了一种基于动态响应过程时序数据挖掘的参数自整定算法. 算法以线性自抗扰控制器中线性误差反馈律的两个增益信号回路的动态响应为参数调整对象,通过改进变收缩系数的随机搜索算法进行参数整定,记录动态响应过程数据,基于关联关系挖掘得到控制参数调整策略应用于线性自抗扰控制器的参数自整定. 为验证本文提出的参数自整定方法的实际效果,以液压自动位置控制系统为控制对象,分别采用阶跃响应仿真和Monte Carlo实验进行对比研究. 结果表明,基于数据挖掘参数自整定的线性自抗扰控制器动态响应较好,鲁棒性较强,改进了变收缩系数随机搜索算法调整时间较长以及传统线性自抗扰控制器超调较大的缺点,是一种具有实用性的线性自抗扰控制器参数自整定方法.     

音圈电机位置控制的自抗扰算法研究

针对音圈电机位置控制系统内外扰动对系统控制精度及鲁棒性的影响,提出一种基于自抗扰算法的音圈电机位置控制策略.在建立音圈电机数学模型的基础上,利用线性扩张状态观测器估计系统的内外扰动,在线进行动态扰动补偿.仿真结果表明,与经典PID控制相比,基于自抗扰的音圈电机位置控制策略能够有效克服内外扰动对系统性能的影响,具有响应快、无超调、抗干扰能力强等优点,有较好的工程应用前景.     

烷氧基化反应温度控制系统

针对烷氧基化反应控制系统存在的滞后性及弱跟随性,采用双闭环控制(内环采用传统PID算法,外环在非线性自抗扰控制器的基础上引入Smith预估器),利用非线性自抗扰扩张状态观测器效率高的特点提高系统的抗扰性和跟随性.仿真试验结果表明,非线性自抗扰控制在抗扰性和响应速度方面优于线性自抗扰控制.     

动龙门石材数控加工中心双轴同步驱动控制技术研究

目的研究双轴同步控制系统动态模型和误差补偿算法,降低双轴同步误差,提高机床加工精度,延长机床零部件使用寿命.方法利用i_d=0的PMSM矢量控制方法对电流环进行设计并应用工程设计法依次设计出速度环和位置环.在分析双轴控制系统模型的基础上,提出了在偏差耦合控制方式下,采用模糊PID控制算法对偏差进行补偿调节的控制方案,并与常规PID算法进行比较.在Matlab/Simulink环境下建立了双轴控制系统的数学模型,并对两种算法分别进行仿真.以异型石材车铣复合加工中心(HTM50200)作为实验平台进行实验,测量进给轴在两种控制方式下的单轴跟踪误差和双轴同步误差.结果实验结果表明,相比常规PID,在模糊PID算法控制下X_1,X_2轴的单轴定位精度分别提高了87%和80%,双轴同步误差由0.01 mm降为0.003 4 mm,笔者提供的控制方案有较好的控制效果.结论与采用常规PID算法相比,采用模糊PID控制算法的偏差耦合系统具有更好的同步控制精度,鲁棒性更强.     

基于线性自抗扰控制的磁悬浮轴承控制策略

针对五自由度磁悬浮轴承控制系统,设计了一种线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)策略.利用扩张状态观测器实时估计由系统内部参数不确定性和外部扰动构成的总扰动量,并通过设计的PD控制律补偿扰动对被控对象输出的影响,提出整定控制器带宽参数和观测器带宽参数的方法.通过仿真曲线和控制系统性能指标计算,对比线性自抗扰控制策略与传统PD和PID控制策略.结果表明:本文提出的线性自抗扰控制策略可有效改善系统的动静态性能,控制精度有一定提高,满足了系统快速响应的要求.     

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.     

动力翼伞系统耦合补偿控制策略研究

动力翼伞系统是具有强非线性、强耦合特性的系统,其精确控制比较困难.动力翼伞系统具有两个控制通道,控制的难度在于纵向推力对下偏控制存在着非线性的强耦合作用,在受到风场干扰时会导致系统耦合加剧,从而在控制过程中引起较大偏差,甚至导致系统失速.本文提出了一种基于耦合补偿的自抗扰控制策略,并将该非线性耦合关系设计为扩张状态观测器中的已知扰动,从而提高了控制器的跟踪性能.在动态耦合补偿的基础上改进控制律,将非线性动力翼伞系统设计成易于控制的独立积分器,从而提高横向轨迹跟踪控制器的抗干扰性和控制跟踪性能.通过仿真实验可验证该控制策略优于传统的自抗扰控制（active disturbances rejection controller,ADRC）和PID控制.      

定量反馈在导弹飞行控制中的应用

研究定量反馈理论(QFT)在导弹飞行控制中的应用,结合自抗扰控制(ADRC)算法对某型号导弹的飞行控制系统进行了设计.通过仿真和鲁棒性验证,以及对PID控制算法和自抗扰控制算法的分析比较,表明设计出的控制系统具有很好的响应特性和鲁棒性.ADRC输出响应的超调小于PID控制,但快速性略差于PID控制.采用ADRC算法设计导弹纵向控制系统的高度保持回路可以得到良好的跟踪效果,其中对升降速率的跟踪几乎没有超调,显示了良好的动态性能和稳态性能.      

火电单元机组机炉协调柔性自抗扰控制

针对火电单元机组机炉协调系统中普遍存在的强耦合、参数时变、大范围变工况运行等问题设计柔性自抗扰控制方案。首先,利用柔性控制结构调整系统接近能量供需平衡,解决系统输出在快速性和稳定性之间的矛盾。在此基础上,设计自抗扰控制器对系统中的扰动、不确定性等进行估计和补偿,使控制系统具有较强的抗干扰能力和对机组变工况运行的自适应能力。根据实际控制要求,进行设定值跟踪实验、输入扰动实验、变工况实验和蒙特卡罗实验。研究结果表明:所设计方案综合柔性控制结构和自抗扰控制器的优点,具有良好的控制品质和很强的性能鲁棒性。     

多永磁同步直线电机协同控制研究

为实现多电机协同控制,以3 台永磁同步直线电机组成的运动控制系统为研究对象,研究不同拓扑结构对电机间的协同性能的影响,同时提出一种相邻偏差耦合协同算法用以提升协同系统的整体控制效果。实验结果表明,应用相邻偏差耦合算法后,永磁同步直线电机间的协同精度均有所提高,相邻电机间的协同误差均由0． 30 mm 降至0． 25 mm,协同精度提高了17%。     

全向移动机器人自抗扰解耦控制

针对全向移动机器人系统存在的模型复杂、强耦合以及内外随机扰动造成控制困难的问题,提出自抗扰控制方法.以八轮全向移动机器人为例,通过分析运动学、动力学模型,设计自抗扰解耦方法.以非线性函数作为自抗扰控制器各部分的状态反馈,采用扩张状态观测器估计内外随机未知扰动并给予主动扰动补偿.仿真试验表明:与传统PID控制器相比,经过解耦的自抗扰控制器对全向移动机器人具有较好的控制效果,能够抑制未知扰动,提高系统性能.