基于惯性作动器的四面固支板自抗扰振动主动控制

针对基于惯性作动器的四面固支板振动系统中存在的外部干扰强、建模误差大、系统时延等问题,提出了一种时延补偿的线性自抗扰控制(LADRC)策略。首先,将系统时延等效为一阶惯性环节,得到时延补偿惯性作动器与四面固支板系统的数学模型;其次,根据系统模型的阶数特征设计对应的四阶线性扩张状态观测器(ESO),对系统内部建模误差及外部激励扰动进行实时估计;然后,通过绘制Lissajous曲线计算出实验系统的时延常数,优化自抗扰控制器的控制参数,进行前馈补偿,抵消实验中内外干扰对控制效果的影响;最后,搭建1套基于NI PCIe采集系统的振动控制平台,通过半实物实时实验测试所提出的振动主动控制策略的控制性能。分别在系统中加入比例-积分-微分(PID)控制器、传统三阶LADRC和时延补偿四阶LADRC对四面固支板的振动进行控制实验。结果显示,LADRC在振动控制效果上明显优于PID控制,该文时延补偿的四阶LADRC的效果略优于传统三阶LADRC。     

采用逆系统方法的混合有源电力滤波器逐步反推滑模控制

提出一种基于逆系统方法的逐步反推(backstepping)滑模控制策略.在明确混合有源电力滤波器(SHAPF)的仿射非线性模型具有强耦合非线性特点后,利用逆系统方法进行线性化解耦,与原系统复合形成2个独立的伪线性子系统.设计伪线性子系统建模和参数不确定性误差的backstepping滑模控制器.与传统控制策略的仿真对比表明:所提控制策略可进一步提高SHAPF的滤波性能.     

自抗扰技术在下肢康复训练器中的应用

为避免下肢弱肌力人群因缺乏运动而导致的血液循环不畅、肌肉萎缩甚至中风等严重后果,设计了一种新型卧式下肢被动康复训练器,当人体下肢无法自主运动时,训练器可以辅助下肢进行运动.因不同的训练目标和不同使用者都会引起负载变化,为适应训练器控制,提出了改进型线性自抗扰控制(LADRC)策略,并设计了速度自抗扰控制器.最后通过仿真和样机实验验证了LADRC策略具有较好的性能,能够满足训练器被动康复训练的需求.研究表明,采取预先估计系统扰动范围、对内环扰动补偿限幅和对外环使用输出反馈等措施,可以有效地克服因线性扩张状态观测器(LESO)估计误差而导致过补偿的不足,并保留了参数设计简单的优点,同时能使观测器补偿因子b_0的稳定范围扩大10倍以上.     

基于线性自抗扰控制技术控制器设计的控制方法

为实现无超调、无偏差且快速的风扇转速设定点控制,利用线性自抗扰控制(LADRC)技术设计设定点控制器,并将控制器进行参数整定,应用于风扇转速设定点控制中。一方面,线性扩张状态观测器(LESO)存在于LADRC中,从而具有在大范围内很好地补偿参数波动对系统输出的影响,提高了系统的控制精度与响应速度;另一方面,为突出LADRC优良控制性能,对比经典的发动机控制方法,将各方法所设计的控制器应用于风扇转速设定点控制中。仿真结果表明:在两种完全不同飞行条件下的发动机模型中,只有LADRC控制器依旧满足优异的性能,其控制输出依旧满足稳态偏差为零、无超调且调节时间小于1 s。     

球杆系统的阻尼自适应抗扰控制

为了提高球杆系统的稳定性和抗扰性能,设计一种阻尼自适应抗扰控制策略.首先,分析球杆系统的非线性动力学过程,并在平衡点附近建立用于控制策略设计的线性模型.然后,在线性自抗扰控制(LADRC)基础上,提出一种阻尼自适应抗扰控制策略,可以克服不稳定对象的闭环振荡,提升抗扰性能.最后,通过仿真和实验,对阻尼自适应抗扰控制与LADRC的控制效果进行比较.结果表明:相较于LADRC,文中方法的震荡超调、调节时间和抗扰性能等指标更加优异,文中方法具有优越性和有效性.     

基于线性自抗扰的AGV轨迹跟踪控制器设计及参数优化

针对自动导引车（AGV）的轨迹跟踪问题，通过将多入多出的非线性运动学系统解耦为多个单入单出的线性系统，在此基础上设计了基于线性自抗扰控制（LADRC）的轨迹跟踪控制器；引入混沌搜索对量子粒子群算法（QPSO）进行改进以解决其易于陷入局部最优的问题，然后利用混沌量子粒子群算法（CQPSO）对LADRC控制器的参数进行整定；最后分别就参考轨迹为直线和参考轨迹突变情况下的轨迹跟踪情况进行了仿真实验，实验结果证明了本文设计的轨迹跟踪控制器的有效性。     

二阶系统自抗扰控制的扩张状态观测器的改进

线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)是线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的核心部件,其自身性能对控制效果至关重要.通过增加两个调节因子,对二阶系统LADRC的LESO性能进行改进.改进后的LESO(improved LESO,ILESO)可以根据噪声频率和扰动跟踪误差精度的需要,灵活调节ILESO的观测器带宽,并且可以进一步提升系统的暂态特性.通过稳态误差分析探讨了ILESO的稳定性条件.利用主导极点的方法分析得到两个调节因子与暂态性能、观测带宽的关系.该方法同样可推广到高阶系统.     

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.     

基于磁通补偿的并联混合型有源电力滤波器

针对高电压系统.提出一种基于磁通补偿并联混合型有源电力滤波器.通过磁通补偿,使并联变压器呈现可控阻抗.基于谐波磁通补偿,并联变压器对谐波呈现近似为零的低阻抗,从而输导系统中的谐波电流流入并联变压器支路;基于基波磁通补偿,并联变压器对基波呈现连续无级可调电抗,与无源滤波器相结合构成静止无功补偿器(SVC),实时补偿系统的无功功率.建立了系统的数学模型,进行了系统的稳定性分析及稳态误差估算.实验结果表明,此滤波方案具有良好的谐波抑制和无功补偿的性能.     

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.