基于双空间PSO算法的四旋翼无人机 自抗扰控制器优化设计

四旋翼无人机自抗扰控制器所需的参数较多,传统PSO算法虽然可以对控制器的参数进行有效的整定,但需要的粒子群数量较大,寻优速度也比较慢。本文在传统PSO算法的基础上,根据自抗扰控制器的特点,将所需整定的参数分为两组,从两个空间里分别初始化各自的粒子群,并进行交叉寻优,形成一种双空间PSO算法,对四旋翼无人机自抗扰控制器进行优化。仿真结果表明,相比传统的PSO算法,双空间PSO算法所需粒子群数量少,寻优速度更快,而且经过双空间PSO算法优化后的自抗扰控制器具有更小的误差和更快的收敛速度。     

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.     

基于改进粒子群算法优化的自抗扰控制器（ADRC）及其应用

针对自抗扰控制器参数多,不利于整定的问题,提出了一种基于改进的粒子群算法（PSO）的自抗扰控制器参数整定方法。该方法引入了PSO中各个粒子的惯性权值的自适应调整机制,以此来维持粒子的多样性和加速粒子群算法的收敛性。利用改进粒子群算法优化的二阶自抗扰控制器控制主气温控制系统,仿真结果验证了算法的可行性和有效性。     

基于广义反向学习的改进鲨鱼算法自抗扰参数整定

针对非线性自抗扰控制器参数难以整定、很大程度影响控制精度的问题,提出一种改进鲨鱼优化算法的在线整定方式。首先,针对传统鲨鱼算法易早熟收敛陷入局部最优,且算法全局搜索精度低的问题,通过广义反向学习对鲨鱼种群进行初始化,并在鲨鱼位置更新过程中加入非线性控制因子,平衡算法的全局探索能力和局部开发能力,最后在迭代过程中加入Levy变异机制,提高算法跳出局部最优的能力。其次,将改进后的鲨鱼优化算法对自抗扰控制器参数在线整定,并将优化后的自抗扰控制器用于工程实例中,进行仿真实验。实验结果表明,整定后的自抗扰控制器很大程度提高了控制精度和抗扰动能力。     

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。     

基于DE算法的自抗扰控制器在并联型APF中的应用

PID控制器难以满足高性能的控制要求,自抗扰控制器不依赖于被控对象的模型,具有很好的鲁棒性、适应性,但其参数众多,不利于设计。本文介绍了自抗扰控制器的结构与工作原理,采用微分进化算法对自抗扰控制器进行参数整定,寻找较优的ADRC参数。在MATLAB/Simulink中,将寻优得到的参数应用于基于自抗扰控制的并联型有源电力滤波器中。静态与动态仿真结果表明,与常规整定方法相比,该方法简单有效,易于操作,提高了抑制谐波的能力,改善了系统的稳态性能。     

自抗扰控制器参数整定方法的研究

提出了自抗扰控制器算法参数整定的计算机软件仿真分析和基于参数变换的公式推导两种方法.根据自抗扰控制方程,针对算法中多个参数需要整定的问题,结合工程中控制对象实例,采用Matlab仿真软件逐一确定各参数,寻找同类对象之间的控制参数关系,利用公式得到其他对象的控制器参数.使用Matlab仿真分析法可直观地获取参数,公式推导法则简化了同类对象的参数整定,速度快.仿真实验结果表明,这两种参数整定方法可用于常见的工业控制对象的自抗扰控制器中.     

基于改进遗传算法的自抗扰控制器优化设计

针对超空泡航行体受力特征及其航行时具有非线性、时滞与耦合等复杂问题,提出可根据适应度对控制参数进行自适应动态调整的改进遗传算法。通过建立超空泡航行体纵向模型,设计专用自抗扰控制器对其进行控制,并针对控制器参数多、调节困难的问题,改进了自适应遗传算法对其精确优化。最后通过特性仿真,验证了基于改进的自适应算法的自抗扰控制器相比经典自抗扰控制器的优势。仿真结果表明,该自抗扰控制器符合实际需求,具有良好的控制效果。     

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。     

基于差分进化算法的旋转倒立摆线性自抗扰控制

为了提高旋转倒立摆系统的稳定控制性能,结合自抗扰控制器(ADRC)估计扰动并进行补偿的特点,提出一种带宽参数化的线性自抗扰控制方法(LADRC)。在倒立摆数学模型的基础上,采用线性扩张状态观测器(LESO)估计垂直摆杆角度,并以两个比例-微分控制器(PD)分别设计水平连杆和垂直摆杆的控制率。为了克服自抗扰控制器参数难以整定的问题,结合参数自适应差分进化算法和带宽概念进行控制器参数的寻优。硬件在环仿真结果表明,相比于PD控制器和线性二次型最优控制器(LQR),所整定的线性自抗扰控制器作用的倒立摆系统具有更好的响应和抗扰动能力。     

改进人工蜂群算法的四旋翼自抗扰控制参数优化

针对四旋翼自抗扰控制(ADRC)参数整定困难,给工程应用带来较大限制的问题,提出一种改进人工蜂群算法的四旋翼ADRC控制器参数优化方法。该算法采用自适应的探索策略,根据选择概率,从五种不同的搜索规则中进行选择,提高种群的多样性和寻优能力。将ADRC控制器中的参数作为蜂群中的种群应用到四旋翼无人机仿真模型中进行迭代寻优,并把风干扰模型作为环境噪声引入系统,测试算法性能。仿真结果表明,改进后的人工蜂群算法得到的控制器参数响应速度更快,稳态误差更小,抗干扰能力更强。     

Taylor阵列双阵元失效校正算法

为避免Taylor阵列双阵元失效,在交叉熵全局随机优化算法的基础上提出修正交叉熵算法,给出其程序流程,通过一维连续函数最大值优化和序列盲估计两个算例,验证了该算法的有效性和稳定性。仿真结果表明：给定峰值旁瓣电平为-30 dB,修正叉熵算法通过重置非失效阵元馈电振幅的方法,能够成功地完成方向图校正。该算法不仅可以保证校正结果的准确性,而且还能提高其有效性。     

利用统计特性进行图像融合效果分析及评价

研究图像融合的客观效果评价。利用图像的统计特性,即均值、标准方差、熵、交叉熵进行融合图像分析及效果评价的方法,并以多尺度对比度金字塔图像融合方法为例,就同一目标可见光与红外图像融合的具体情况,对融合层数不同的结果图象进行分析和评价。评价结果与理论分析结果、目视效果相吻合。统计特性是一种客观和实用的对融合图像效果进行分析及评价的方法。     

基于混沌弹性粒子群优化与基于分解的二维交叉熵阈值分割

为了提升二维交叉熵阈值分割法运行速度,提出了基于混沌弹性粒子群优化（CRPSO）和基于分解的2种二维交叉熵阈值分割算法.前者利用CRPSO算法寻找二维交叉熵法的最佳分割阈值,并采用递推方式避免迭代过程中适应度函数的重复计算,使运算速度大大提高;后者将二维交叉熵法的运算转换到2个一维空间上,计算复杂度由O(L2)进一步降为O(L).实验结果表明,2种算法能够在保证分割效果达到或优于现有二维交叉熵阈值分割法的前提下,运行时间大幅减少.     

四旋翼姿态的反步滑模自抗扰控制及稳定性

为了解决四旋翼无人机姿态控制中存在的问题,设计了一种基于反步滑模自抗扰姿态控制器.首先,介绍了四旋翼无人机的动力学模型,建立了基于反步滑模自抗扰控制算法的姿态控制方案.控制方案构成主要包括扩张状态观测器及基于Lyapunov稳定性分析的反步滑模控制器.稳定性分析表明,通过合理调整参数可以保证控制系统是渐近稳定的.仿真结果表明,所设计的控制器同经典自抗扰控制器相比,对扰动有较强的抑制能力,提高了自适应性和鲁棒性,表明该控制系统具有更好的稳定性和动态性能,对四旋翼姿态控制更加有效.     

性能评价方法在ADRC参数整定中的应用

针对自抗扰控制器参数较多、整定困难的问题,提出基于控制系统性能评价的自抗扰控制器参数整定方法.通过闭环系统的扰动-输出传函求解基准函数,对决定自抗扰控制器性能的参数进行优化.实验结果表明,该参数整定方法简单易行,在满足系统性能最优的前提下,能有效提高ADRC的控制效果.     

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.