双曲正弦非线性跟踪微分器设计

针对传统跟踪微分器算法复杂、参数整定困难和噪声抑制能力有限的不足,设计了一种新型双曲正弦非线性跟踪微分器(HNTD)。引入终端吸引子函数和双曲正弦函数构造了HNTD的跟踪函数,并证明了其全局一致渐近稳定性。通过仿真分析设计参数变化对HNTD频域特性的影响,为其设计参数的整定提供参考。双曲正弦函数既能保证HNTD状态收敛的快速性,又能有效避免平衡点附近的颤振现象;终端吸引子函数则保证了HNTD对噪声良好的抑制效果。仿真结果表明,HNTD的跟踪和滤波效果与传统跟踪微分器相比,不仅结构形式简单、设计参数相对较少、整定规则明确,而且在跟踪精度、响应速度和滤波能力等方面均具有一定的优势。     

改进的反正切跟踪微分器设计

摘要： 针对反正切跟踪微分器存在设计参数多、整定困难和噪声抑制能力有限等不足,提出了一种改进反正切跟踪微分器（Modified Arctangent based Tracking Differentiator, MATD）.通过引入非线性函数和简化设计参数构造了MATD的跟踪函数,证明了其全局一致渐近稳定性.在分析MATD跟踪函数的状态收敛过程的基础上,阐述了其改进机制,并通过分析设计参数不同取值对频域特性的影响,得到了MATD的参数整定规则.仿真结果表明,MATD响应快速,精度较高,且具有更强的噪声抑制能力.     

双旋翼无人机串级线性自抗扰控制

介绍线性自抗扰控制器(LADRC)和串级线性自抗扰控制器的组成结构,包括线性跟踪微分器、线性扩张状态观测器以及线性误差控制律,并给出各部分的典型算法。为了解决纵列式双旋翼无人机姿态控制系统中欠驱动、多变量、强耦合的控制问题,设计串级线性自抗扰控制器。研究结果表明:所设计的串级线性自抗扰控制器参数少,便于参数整定,能够满足控制精度及快速性的要求,并且具有较强的鲁棒性、抗干扰性能力以及对非线性强耦合系统的解耦能力。     

跟踪微分器改进算法的应用分析

为克服传统的跟踪微分器在进入稳态后出现的高频振颤现象,引入了一个新的综合控制函数.利用Matlab/Simulink软件中的S-函数对跟踪微分器进行了建模、封装,通过仿真技术进行了实验分析与研究.数值仿真结果表明,应用新的综合控制函数的跟踪微分器,不但能快速无超调地跟踪输入信号,而且消除了输入信号的微分稳态时的高频振颤...     

线性跟踪微分器及其在状态反馈控制中的应用

目的 给出线性跟踪微分器的设计方法,并研究将其用于控制系统状态反馈的效果。方法 利用积分器反馈方法,给出了α阶线性跟踪微分器（可实现对微分信号的α阶静态无差跟踪）及γ阶强跟踪微分器（可直接获得待微分信号的Ｉ￣γ阶微分估值）两种线性跟踪微分器设计方案,并将其用于直接获取状态及进行状态反馈控制的仿真研究。结果与结论 结果表明只要合理地选择跟踪微分器的类型及参数,无论对线性系统还是非线性时变系统,这一方     

永磁同步电机降阶观测器及速度跟踪控制

针对永磁同步电机的速度跟踪控制,提出关于电枢电流的非线性降阶观测器和电机控制系统的非线性速度控制器,并探讨系统的稳定性.理论上,通过引入微小可调参数,解决非线性系统的线性部分不可观问题;进而,利用李亚普诺夫稳定性理论及线性矩阵不等式,获得系统的稳定性结论.数值实验显示,受控系统的输出在所设计的控制器作用下,能快速跟踪参...     

非线性系统的自适应输出反馈优化跟踪控制

针对只有输出信号可测且不可测状态与未知非线性函数相关,同时还受到外部扰动的非线性系统,提出了一种自适应神经网络动态面优化控制方法,旨在解决该类非线性系统的输出反馈跟踪问题。首先,构建了基于径向基函数神经网络的状态观测器,保证其观测误差可渐进收敛至0;其次,利用动态面技术设计了自适应输出反馈控制律;最后,利用最速下降法选取了最优控制参数,优化了控制输入和跟踪性能,减轻了控制参数整定的工作量。该方法能够保证闭环系统所有信号半全局一致有界,而且通过引入性能函数和跟踪误差转换,保证系统输出具有指定的跟踪性能,改善了控制系统的过渡性质。仿真结果表明:设计的状态观测器较准确地实现了对系统信号的估计,跟踪误差信号幅值始终不超过0.02,控制参数优化后的输入信号幅值明显减小,验证了该控制方法的有效性。     

基于新型跟踪微分器的车轮滑移率跟踪控制

针对汽车直接横摆力矩控制系统和自动紧急制动系统对快速、准确和稳定的车轮滑移率跟踪控制的需求,提出了一种基于新型跟踪微分器的车轮滑移率跟踪控制器.首先,分别以车轮制动力矩导数、车轮滑移率跟踪误差及其导数作为控制量和状态量,建立了包含复合加性不确定性的车轮滑移率跟踪控制模型.随后,设计了一种新型跟踪微分器来估计车轮滑移率跟踪误差及其导数,为实现车轮滑移率全状态反馈跟踪控制奠定基础.以新型跟踪微分器输出为基础,利用模糊推理系统在线估计和补偿模型的复合加性不确定性,并结合幂函数和线性函数设计了一种具有快收敛速度特征和抑制颤振能力的车轮滑移率跟踪控制律.最后,从实际应用角度仿真验证所提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性.结果表明,所提出的车轮滑移率跟踪控制器可以快速、准确和稳定地跟踪任意车轮目标滑移率,并且车轮滑移率跟踪残差不大于0.333%.     

基于蚁群算法改进聚类算法的RBF-NN在PID控制中的应用

针对非线性系统,采用了径向基函数(RBF)网络的PID整定。由于传统RBF网络的聚类算法聚类质量不高,参数的初始值直接影响收敛速度。该文通过运用蚁群算法和k-均值算法对聚类算法进行改进提高聚类质量并且优化初始值。仿真结果表明,经过对聚类法改进的RBF网络收敛速度快速、精确,PID整定效果优于未使用该方法的整定效果。     

基于改进RBF神经网络的PID整定

针对非线性系统,采用了基于径向基函数（RBF）神经网络的PID整定。RBF神经网络参数的初始值直接影响收敛速度,本文通过聚类法优化初始值。仿真结果表明,基于聚类法优化的RBF神经网络收敛速度快,整定效果优于未使用该方法的整定结果。     

一种高稳快速跟踪微分器及其应用

研究了一种高稳快速跟踪微分器,实现快速跟踪目标信号和精确求解目标信号的微分信号,并将其应用于卫星天线的姿态控制.以有界扰动二阶系统为研究对象,设计了一种新的非光滑控制器,证实了这种控制器的稳定性、快速收敛性和强扰动抑制能力;结合非光滑控制器和非线性跟踪微分器设计了一种新的高稳快速跟踪微分器（HSSTD）,证明了这种跟踪微分器的稳定性,验证了这种跟踪微分器可以快速准确地跟踪目标信号并精确求取目标信号的微分.将所研究的高稳快速跟踪微分器应用于移动卫星天线的姿态控制,实验证实了这种跟踪微分器可以实现天线姿态的快速稳定控制,保证天线与目标卫星间的稳定通信.      

基于反双曲正弦函数的自抗扰控制器

利用反双曲正弦函数分别设计了三阶跟踪微分器和三阶扩张状态观测器,并利用该函数和设定输入的二阶微分信号设计控制律,从而构造了一种新型自抗扰控制器.通过李雅普诺夫函数证明了自抗扰控制系统在平衡点处渐近稳定.仿真实验表明,采用该自抗扰控制器的二阶系统能有效抑制内部和外部非线性扰动的影响,实现对方波信号和正弦信号的高精度跟踪,同时,扩张状态观测器能较准确地估计系统内部和外部扰动信号.     

三阶线性跟踪-微分器的收敛性证明及仿真研究

首先给出了一种三阶线性跟踪微分器的结构形式，然后从连续和离散两个方面证明了其收敛性，为其实际应用提供了理论依据。通过仿真研究表明，这种线性跟踪微分器具有较好的跟踪能力和较高的跟踪精度，适用于高速跟踪系统。     

高阶无差跟踪微分器的串联系统

针对传统跟踪微分器只能实现输入信号的一阶无差跟踪问题,以α阶线性跟踪微分器为基础,通过系统的串联表示,提出具有α阶无差度的三阶线性跟踪微分器.具有α阶无差度的三阶跟踪微分器的最小实现维数为2α,通过此最小实现可以直接得到输入信号的估计值及各阶微分信号.仿真实验表明,该微分器能无差跟踪高阶输入信号,提高系统的跟踪精度.     

多级跟踪微分带通滤波设计及柴油机转矩重构

针对同时带有高频和低频干扰的信号设计了一种多级跟踪微分带通滤波器,给出了跟踪信号和微分信号的计算方法;以船用16PC2-6柴油机的实测瞬时转速为例进行了仿真研究;在建立柴油机系统动力学模型的基础上,利用瞬时转速的跟踪信号和微分信号实现了柴油机指示转矩的预测.仿真结果表明：采用该多级跟踪微分器可以获得瞬时转速的高品质跟踪信号和微分信号,适用于柴油机的转矩重构.     

模糊耦合滑模的掘锚支机器人位置同步控制

针对掘锚支机器人四缸同步平台存在的非线性、耦合作用及滞后问题,提出一种基于模糊相邻交叉耦合改进型滑模的位置同步控制方法,利用系统辨识获得阀控缸传递函数,采用模糊控制实时在线计算耦合系数,通过最速跟踪微分器柔化调节过程.仿真实验表明,改进型滑模控制相对于传统滑模控制,能有效减弱抖振,提高系统稳定性,且模糊相邻交叉耦合滑模...     

变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制器设计

提出了一种变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制算法,用以提高分数阶系统的性能;在变论域自适应模糊控制的设计中,引入分数阶扩张状态观测器和分数阶跟踪微分器;在变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制中,利用分数阶跟踪微分器将输入信号转化为平滑跟踪和高质量差分信号,用扩张状态观测器获取每个状态变量的估计值、不确定性的实时动态模型以及外部扰动．为了消除稳态误差,提高控制精度,提出了可变值域的扩张状态误差积分;将变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制算法和分数阶自抗扰控制 (FADRC)算法对典型的分数阶系统进行仿真,验证了所提方案的优越性和有效性．      

基于鲁棒微分器的全阶非奇异终端滑模再入姿态控制

针对飞行器再入段的强耦合和非线性的问题,提出了一种基于鲁棒微分器（robust exact differentiator,RED）的全阶非奇异终端滑模控制（full-order nonsingular terminal sliding mode control,FONTSMC）方法.首先,设计了一种新的全阶非奇异终端滑模函数,保证在控制器中不存在带有分数次幂项的状态量的导数,同时证明了跟踪误差可以在有限时间内收敛到0;然后,针对该滑模运动方程存在误差二阶导数的特殊情况,引入了超螺旋算法（super-twisting algorithm,STA）作为鲁棒微分器（RED）,避免了由直接采用普通微分器引入的干扰噪声.进一步为了避免滑模控制的抖振问题,采用边界层技术与低通滤波技术共同消除控制量的抖振.最后,仿真结果验证了所设计的控制器可以实现有限时间姿态跟踪控制,且具有较好的鲁棒性.