具有参数不确定的移动机器人鲁棒轨迹跟踪控制

研究了具有参数不确定性的非完整移动机器人轨迹跟踪问题.综合考虑了移动机器人的运动学和动力学方程,首先采用输入-输出反馈线性化方法得到具有不确定性的线性化模型,系统中的不确定性满足匹配条件;然后基于积分滑模控制的思想设计了鲁棒轨迹跟踪控制器,保证了系统在整个响应过程中的鲁棒性,并且分析了参数不确定对控制器的影响,给出了一个闭环系统稳定的充分条件;最后对系统具有较大的参数摄动进行了仿真试验,结果表明所设计的控制器能够保证移动机器人有效性地跟踪期望轨迹.     

电静液执行器双向远程控制的位置跟踪精度研究

电静液执行器(EHA)的位置跟踪精度常会受到系统中的不确定性影响.提出了一种基于定量反馈理论(QFT)的鲁棒位置控制器，能利用系统样本来描述操作者、主动机械手以及环境中存在的参数不确定性，以定量计算设计边界，可视化地调节系统稳定性和透明度，从而改善了EHA双向远程控制的位置跟踪精度.应用该控制器，基于EHA实验台和触觉力反馈设备，针对四种常用双向控制方案进行与软硬环境的接触实验，结果表明四种方案中FR方案结构简单兼具良好透明度，最适于EHA的远程控制.     

非线性鲁棒自抗扰控制器在电力系统中的应用

为了提高电力系统在各种工况下的稳定性和可靠性 ,采用不确定性控制理论设计了励磁控制器。通过建立一种装置来实时、迅速、准确、简单地获取不确定性受控对象的参数模型摄动及未知外扰作用的信息。再通过补偿作用来实现反馈线性化和反馈“确定性化”,将强不确定性对象化为弱不确定性。最后安排常用的鲁棒控制器 ,以获得鲁棒性更强的闭环控制系统。实际上在不确定性系统的估计和控制中得到广泛发展和应用 ,成为当代控制理论前沿十分活跃的基于扩张状态观测器 ( ESO)的自抗扰控制器 ( ADRC)是这方面的最新成就。论文用这个理论而特殊设计的 2阶电力系统非线性自抗扰励磁控制器结构简单、调整容易、响应快、精度高 ,数字仿真研究结果表明它可进一步提高电力系统的稳定性和阻尼力。     

基于综合导向的车式移动机器人轨迹跟踪控制

分析了具有不确定性和非完整约束的车式移动机器人系统的轨迹跟踪问题.基于运动学模型分析,提出一种自适应的轨迹跟踪控制方法.通过引入状态微分反馈实现系统的镇定.同时引入人工场,使其和位姿误差一起作用于控制系统,从而改善了对车式移动机器人的导航控制.运用Lyapunov稳定性理论证明了控制器的稳定性.直线和圆周两种轨迹跟踪的仿真实验表明,该控制方法能够使四轮车式移动机器人在导航中具有理想的跟踪轨迹.     

QFT/μ控制器设计法及其在飞行器控制中的应用

针对具有大的不确定性和强非线性性的被控对象,提出了将定量反馈理论QFT与μ-综合法相结合的控制器设计算法。应用动态逆方法处理对象非线性不确定性,基于H-infinity优化方法设计初始控制器,当μ-综合对闭环权函数进行调整难以有效改进控制品质时,依据开环性能指标边界采用QFT方法对初始控制器进行调整,显示出QFT开环调整具有透明性和频段剪裁性。针对具有复杂非线性特性的F-16攻角控制问题,在空速变化50~150 m/s、气动数据变化±20%的范围内,实现对攻角的大范围精确控制。与基本QFT控制器相比,仿真结果表明所设计系统具有优良的响应特性。     

基于反步法的机器人鲁棒跟踪控制

针对不确定性机器人的跟踪控制问题,设计出了基于反步法的控制器。该方法首先将机器人动力学模型通过线性反馈得到了两个子系统,然后对每个子系统分别构造李雅普诺夫函数来保证渐近稳定,从而达到了对机器人系统跟踪误差渐近稳定控制的目的.最后以两关节机器人为例进行仿真,仿真结果表明基于反步法的控制器是有效的.     

基于FCMAC干扰观测器的飞行器非线性控制

为解决反馈线性化(FL)方法的控制性能过于依赖精确系统模型的问题,提出了一种自适应的非线性控制策略,并应用于升力式飞行器的控制器设计.利用模糊小脑模型神经网络(FCMAC)良好的非线性逼近能力和自学习能力,设计了基于FCMAC的干扰观测器,对模型的不确定性和干扰进行在线估计.其网络权值更新规则采用李亚普诺夫方法设计,保证了闭环系统跟踪误差和干扰观测误差的有界.6自由度仿真结果显示该控制方案可实现姿态角对制导指令的稳定、快速跟踪,具有良好的鲁棒性.     

一类非线性不确定系统的渐近输出跟踪

非线性系统的输出跟踪是控制理论及控制工程中的一个重要研究课题。该文针对一类不确定性满足匹配条件的仿射非线性系统,提出了一种基于标称系统和不确定性上界的连续型鲁棒状态反馈输出跟踪控制器设计方案。     

受扰混沌系统双重组合函数投影同步

在双重同步和组合同步的基础上,研究了由四个混沌驱动系统和两个混沌响应系统组成的双重组合函数投影同步问题.基于Lyapunov稳定性理论,结合追踪控制思想和自适应控制方法,设计了自适应反馈同步控制器,使得两组同步系统中响应系统的状态变量按照函数比例因子矩阵跟踪驱动系统的混沌轨迹并有效克服未知有界干扰的影响.在实现同步时,两组同步系统的驱动和响应系统可以任意组合,从而增强了同步系统的灵活性.基于MATLAB的数值仿真验证了理论分析的正确性和有效性.     

基于OAT输入整形器和能量控制的不确定柔性航天器姿态跟踪

针对含模型不确定性的柔性航天器姿态跟踪和振动抑制问题,提出了一种将最优任意时延(OAT)输入整形器和能量控制相结合的控制方法.其中前馈控制是根据系统标称模型参数设计的OAT输入整形控制,将其与参考输入指令做卷积后作用到标称模型上能够实现期望的姿态跟踪,且当反馈控制环节出现故障时能保证受控系统的基本安全性.考虑到标称模型与实际系统间的误差,采用基于对象能量的跟踪控制方案设计了反馈控制器,并证明了与前馈控制结合后闭环系统的稳定性.仿真结果验证了所提出方法的优越性.     

机载变转速泵源建模及鲁棒控制器设计

针对当前恒压变量泵源效率较低的问题,采用由永磁同步电机和定量泵组成变转速泵源,在分析飞机液压泵源动态需求基础上,确定泵源系统部件参数并建立了数学模型;通过对比三环﹑双环和单环3种不同控制结构的优缺点,选择压力环和电流环的双环控制结构;考虑变转速泵源是参数时变性的不确定系统,基于参数不确定范围和性能指标要求设计了定量反馈理论（QFT）控制器. 仿真结果表明,压力QFT和电流PI相结合的泵源控制器能有效提高压力控制能力,并具有良好的动态性和鲁棒性.      

基于自适应Backstepping的PMSM速度控制器设计

为了设计交流永磁同步电机的高性能速度控制器,提出了一种基于自适应Backstepping的速度控制器设计方法.基于永磁同步电机的数学模型,以速度跟踪为目标,把系统分解成几个子系统,为每个子系统设计Lyapunov函数和中间虚拟控制量,再后退到整个系统,得出实际控制量电压的直轴和交轴分量.为了抑制永磁同步电机存在的参数摄动、负载摄动等不确定因素对系统性能的影响,引入自适应与反推控制相结合的策略,使系统能够根据参数的变化自行调整,保证系统的性能及其稳定性.Matlab仿真结果表明,系统具有良好的稳态精度和动态性能.     

液压并联机器人的动态神经网络控制研究

针对液压并联机器人运动过程中各单缸伺服系统的参数时变和耦合力扰动问题,利用在前馈型网络增加反馈环节的方法,设计了一种新型动态神经网络,并将该动态网络作为智能控制器应用于单缸伺服系统,同时根据能全面衡量系统性能的综合目标函数,推导出网络控制学习算法.仿真及试验结果表明,这种控制器的设计不依赖于系统模型,对于单缸系统的参数时变具有自适应性,对于耦合力扰动具有强鲁棒性,控制结果显示系统具有良好的静动态性能.     

无模型自适应控制的电液激振台的半实物仿真

由于电液力控伺服系统具有高阶非线性、不确定、时滞及强耦合等特性,所以实际中难以获得精确的数学模型.为了解决参数的不确定性和时滞性对电液力控伺服系统的影响,本文设计了一种无模型自适应控制器.利用Simulink/Amesim对该电液力控伺服系统进行了联合仿真研究;并通过半实物仿真软件DSPACE验证控制方案的正确性、仿真结果表明,与传统PID调节器相比,无模型自适应控制具有良好的动态性能和鲁棒性,并能够很好地消除试件上的输出误差,提高输出力的的精度,使系统具有较好的适应性.     

基于定量反馈理论的汽车转向控制系统设计

提出一种基于定量反馈理论的主动前轮转向策略，通过反馈控制系统控制汽车的动态特性，以跟踪汽车转向理想横摆角速度。进而提出了基于定量反馈理论的主动四轮转向策略，使得汽车重心处的侧偏角和车体横摆角速度实现了解耦控制。多种情况下的非线性仿真结果表明，给出的鲁棒解耦控制系统具有很好的控制特性。     

QFT在水下潜器控制系统设计中的应用

分析和总结了定量反馈理论（ＱＦＴ）的基本原理和设计步骤,并应用该理论对水下潜器的控制系统进行了设计研究．研究发现,ＱＦＴ能够很好地解决水下潜器由于模型参数具有不确定性而造成的控制系统鲁棒性设计问题,并从工程应用角度为水下潜器提供了一种鲁棒控制设计方案．仿真结果及与一般控制方案比较表明,用这种理论方法设计的控制系统不仅控制效果良好,而且有较强的工程应用价值     

电机位置伺服系统的模糊滑模跟踪控制

为抑制不确定性对系统的影响,针对考虑了死区和间隙等非线性影响的直流电机位置伺服系统状态空间模型,设计了一种滑模变结构控制律,并利用模糊控制律减弱变结构控制固有的抖振特性,保证了系统的鲁棒性,用李亚普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性。在死区及间隙非线性因素影响下进行了数值仿真,验证了控制方案的可行性。     

模糊控制在坦克炮控伺服系统中的应用

针对坦克炮控这一包含非线性和不确定性的复杂系统。提出了应用模糊控制方法设计的由电流环和速度环构成的双闭环控制系统，其中电流环采用常规的PI调节器设计，速度环采用模糊自适应的PID控制器设计。仿真结果表明，该方法与常规的控制方法相比，具有良好的静、动态特性，从而证明了该设计方法的正确性和合理性。     

基于参数自调节模糊-PID的PMSM矢量控制系统仿真

针对永磁同步电动机,设计了参数自调节模糊-PID控制器,并在Simulink环境下对基于参数自调节模糊一PID的PMSM矢量控制系统进行仿真。结果表明,控制系统能够稳定运行,动、静态特性良好,调速系统具有响应快速、超调量小、鲁棒性好、抗干扰能力强等优点,验证了系统设计的可行性。     

基于模糊控制的交流伺服系统的设计

针对永磁同步电动机交流伺服系统,提出了模糊控制方案.在交流伺服系统的设计中,采用模糊控制器作为其位置调节器,采用电流快速跟踪控制方案设计电流调节器,对于速度调节器,按Ⅱ型系统设计,并选用PI型调节器,极大地提高了系统的性能.实验与仿真结果表明,基于模糊控制的交流伺服系统与常规PID控制的交流伺服系统相比,具有良好的动态、稳态性能以及较强的鲁棒性,从而证明了这种设计方法的合理性和优越性.