基于ZPET-FF和ESO的直线伺服鲁棒跟踪控制

提出一种将零相位误差跟踪和前馈(ZPET-FF)与扩张状态观测器(ESO)相结合的重复控制方法,以提高宏动台直线电机伺服系统的跟踪性能.以ZPET-FF作为前馈跟踪控制器,将信号估计器估计的跟踪误差和系统的实时误差作为其输入信号,将控制器对系统的跟踪误差进行实时补偿,以降低参数变化对系统的影响,有效提高系统的带宽和跟踪性能,减小系统的动态跟踪误差;采用ESO补偿系统中的各种扰动抑制噪声,以提高系统的抗干扰能力.实验结果表明,所提出的控制方法不仅提高了系统的动态跟踪性能,而且减小了系统的跟踪误差.     

带有遗忘因子的滤波器型迭代学习直线伺服系统

针对永磁直线同步电机伺服系统,提出开闭环迭代学习控制器,实现期望直线位置的跟踪控制.分析了永磁直线同步电机的2-D模型及迭代学习直线伺服系统的收敛性.通过减小系统输入误差协方差矩阵迹的方式得到优化的遗忘因子,来修正控制输入的迭代学习律,同时采用零相位FIR数字滤波器对前馈学习控制器中的误差信号进行滤波处理.实验结果表明,带有遗忘因子的滤波器型迭代学习控制器能够保证直线伺服系统在不断的迭代学习中提高性能,有效抑制端部推力波动,系统具有很好的学习收敛速度、动态响应及控制精度.     

变增益零相位跟踪控制交流位置伺服系统研究

针对交流位置伺服系统中零相位跟踪控制器对建模误差、系统参数变化相当敏感的缺点,提出了一种简单有效的设计零相位跟踪控制器的方法──变增益零相位跟踪控制,仿真结果表明,采用这种零相位跟踪控制器来减少位置伺服系统的跟踪误差是十分有效的．     

输入受限非线性系统的自适应零误差跟踪控制

针对非线性系统面临的不确定动态、未知外部扰动和输入受限问题，提出了一种考虑输入饱和的零误差跟踪控制器。首先将系统的未建模动态和外部扰动综合为有界的“总扰动项”，进而设计控制律和自适应律补偿这一扰动项，使跟踪误差渐进收敛至零而不仅仅收敛至有界的紧集内。相比于传统的考虑不确定动态和外部扰动的非线性控制方法，所提控制方法的控制器结构更加简单，跟踪精度更高。此外，通过设计辅助误差补偿系统，使得控制器能较好地应对输入饱和情形，在饱和情形消失后，补偿信号能够渐进收敛至零。最后，通过仿真验证了所提方法的有效性。     

非线性系统的2自由度VRFT控制器设计

针对非线性系统的复杂性,提出了由非线性前馈控制器与线性反馈控制器构成的2自由度控制器设计。通过设计虚拟参考信号,将非线性前馈控制器的设计转化为非线性函数在某类基函数展开式下的参数辨识;在此基础上,增加一线性控制器于反馈回路用以增强系统的跟踪性能,采用递推最小二乘法辨识线性控制器参数。对闭环系统的稳定性进行了理论分析,给出跟踪误差的上界;最后进行了仿真验证。     

微进给工作台伺服控制技术

为实现母盘刻录机中光学头的精密进给,研制了精密微进给工作台及其伺服控制系统.利用线光栅作为工作台位移检测工具,采用数字比例积分微分(PID)伺服滤波器实现位移控制.经实验方法测定,系统摩擦可以近似为Coulomb摩擦加Stribeck效应的模型.采用了基于该模型的摩擦补偿方法以消除电机死区影响.为实现精确轨迹控制,控制系统采用了零相位误差跟踪控制(ZPETC)技术.针对高增益PID、摩擦补偿和ZPETC加摩擦补偿这3种控制方法,分别进行了轨迹跟踪实验,其轨迹误差分别为±0.8、±0.6 和±0.3 μm.     

反馈线性化方法在锅炉-汽轮机系统控制中的应用

为提高锅炉 -汽轮机系统的信号跟踪和抗干扰能力 ,利用输入 -状态反馈线性化和输入 -输出反馈线性化方法分别设计了锅炉 -汽轮机系统的控制律。对于输入 -状态线性化方法由于输入状态为线性关系 ,因此系统可以在较大的范围内正常的工作。对于输入 -输出线性化方法可以验证系统在平衡点邻域零动态稳定 ,然而计算机仿真表明利用输入 -输出反馈线性化设计的控制器由于零动态的稳定范围较小 ,系统只能工作在工作点的邻域。基于以上结果对输入 -状态和输入 -输出反馈线性化方法进行了比较分析。计算机仿真表明利用输入 -状态线性化方法所设计的控制器具有良好的信号跟踪和抗干扰能力     

一类MIMO系统的自适应模糊观测器设计

针对一类MIMO非线性状态不可测系统,提出一种基于观测器的自适应模糊控制方法。该方法应用＂主导输入＂的概念,同时考虑了函数逼近误差和系统外扰的存在,假设了该系统逼近误差和系统外扰有界但界未知的情况;并探讨了自适应模糊控制器的参数自适应律由跟踪误差和逼近误差共同进行调节。基于李亚普诺夫函数证明了闭环系统的所有信号是有界的,并且跟踪误差收敛到零。仿真结果表明了该方法的有效性。     

机器人机械手的鲁棒性稳定跟踪控制

为工业机器人机械手提出了一种稳定跟踪控制法．这种控制方法由前馈控制器、反馈控制器组成．前馈控制根据期望轨线用计算力矩法得到；反馈控制由线性ＰＩＤ控制项和非线性ＰＤ控制项组成，这种控制方法能使跟踪误差逐渐趋近于零．最后，给出了ＰＵＭＡ５６０机器人的计算机仿真实验验证此控制方法的有效性     

高速精密非圆车削的前馈补偿控制

在高速精密非圆车削时,微进给伺服机构的幅值衰减和相位滞后特性会产生较大的刀具轨迹跟踪误差,从而降低加工精度。为了减小刀具轨迹跟踪误差,达到高的加工精度,提出了一种增益—相位前馈补偿控制方法。这种方法不需要精确辨识微进给伺服机构的传递函数,只需测出其幅频和相频特性就可以实现补偿控制。理论分析结果证明,该方法可以大大减小刀具跟踪误差,而不影响控制系统的稳定性。采用增益—相位前馈补偿控制方法所完成的切削实验结果表明,微进给伺服机构的定位精度可以达到±０．０１ｍｍ。     

电动缸伺服系统中误差平方根控制

针对电动缸带来的速比非线性导致系统快速性和精度之间难以匹配的问题,建立了火炮身管的运动学模型和动力学模型,提出了一种变系数误差平方根和带前馈的比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)分段控制策略,利用火炮身管的运动学模型和根据动力学模型拟合的加速度计算误差平方根控制系数,应用于系统的位置控制器设计.利用实际负载进行了台架实验研究,并与传统的误差平方根和带前馈的PID分段控制策略进行了对比.台架实验结果表明:该种变系数误差平方根和带前馈的PID分段控制策略可以明显减小火炮俯仰伺服系统的大调转时间和超调量,且不影响等速和正弦跟踪精度,具有一定的工程应用价值.     

基于零相差PID控制器的深度模拟器仿真

以海洋深度模拟器液压系统为研究对象,结合液压伺服控制理论,分析了系统结构,建立了其数学模型．为满足海洋深度模拟器具有动态响应快、跟踪精度高等要求,设计了零相差PID控制器,PID控制器用于提高系统的快速响应性,零相差跟踪控制器用于减小系统在高频响时的相位差,提高系统的控制性能．基于Matlab仿真环境,分析了海洋深度模拟器的频率响应特性,并采用不同频率的指令信号对系统进行了仿真分析．结果表明：零相差跟踪控制器可有效减小系统的响应误差,提高系统在高频响时的动态跟踪精度．     

焊缝跟踪系统中的自调整比例因子Fuzzy—P控制器的研究

本文介绍了自调整比例因子Ｆｕｚｚｙ－Ｐ控制理论,及非接触超声传感焊缝跟踪的原理,在原理分析和试验的基础上,确定焊缝跟踪系统模糊控制规则,研制出焊缝跟踪系统中的自调整比例因子Ｆｕｚｚｙ－Ｐ控制器,并设计了控制顺的硬件及软件,实验证明,该控制器提高了焊缝跟踪系统的响应速度和跟踪精度,可以满足实际工程应用的需要。     

软管式自主空中加油受油机控制系统研究

针对软管式空中加油过程中加油锥套受气流扰动影响,受油机受油插头难以与之实现精确对接的问题,提出基于参考观测器的全状态反馈控制方法设计了受油机的飞行控制系统。首先根据DGPS或者视觉传感器测量的加油机与受油机的相对位置,设计了参考轨迹生成模块,实时生成受油机期望的平滑飞行轨迹。然后通过一个输出跟踪观测器在线估算出前馈控制信号和参考状态量。基于估算的状态量设计一个全状态反馈控制器。最终实现对参考状态的精确跟踪,保证受油插头与加油锥套的精确对接和位置保持。仿真结果表明,在四种强度阵风干扰下,控制器能实现精确的双机空中加油设备跟踪对接,具有良好的动态性能与鲁棒性能。     

基于线性变参数H∞反馈的机器人迭代学习控制器设计

提出了一种基于线性变参数（LPV）H∞反馈的迭代学习控制器,用于不确定性机器人的高精度轨迹跟踪,此控制器包括反馈部分和前馈部分,其中反馈部分设计为LPVH∞控制,前馈部分设计为高阶PD型迭代学习控制,在满足一定的收敛条件下,证明了该控制器的跟踪误差界正比于系统初始误差系统输出干扰项界,仿真结果不仅验证了此控制器随机器人关节位置变化始终具有干扰衰减、鲁棒稳定的性能,而且还验证了此控制器具有高精度轨迹跟踪的性能。     

微硬盘驱动器的时变线性模型及其跟踪控制研究

引入磁头臂转动角度变量，建立音圈马达驱动器的时变线性系统模型，利用Lyapunov稳定性理论及线性矩阵不等式凸优化技术，通过设计状态观测器和反馈控制器，解决了该系统的跟踪控制问题。将此控制器与复合非线性控制器分别用于音圈马达驱动器的基本模型及本文的定常线性模型进行仿真比较，获得其优越性；最后将设计的控制器用于所设计的音圈马达驱动器的时变线性系统，获得跟踪速度快、跟踪精度高的效果。     

小脑神经网络反馈学习控制系统

小脑模型神经网络（ＣＭＡＣ）用作前馈控制器的结构对于含有丰富状态的轨迹跟踪问题，如机器人轨迹跟踪问题有较好的控制效果，但它对于参考值为方波或阶跃信号的跟踪问题却不太适合．为此，提出ＣＭＡＣ网络反馈控制器的方案，该方案克服了ＣＭＡＣ局部联想特性和前馈控制结构所固有的缺陷，对较恒定的设定值跟踪和抑制噪声都有较好的效果．最后，仿真实例说明了所提方案的有效性．     

大型随动圆顶自抗扰控制方法研究

针对大型随动圆顶具有大转动惯量,且存在非线性摩擦的特点,根据自抗扰控制原理,设计圆顶随动系统控制器,提高系统的动态性能。介绍了圆顶随动系统的构成及简化模型;以及基于自抗扰控制器的圆顶随动系统设计方案,并给出了控制器参数整定方法。最后,进行了Simulink仿真和实验验证。实验结果表明,相对于传统的PID控制器,自抗扰控制器既可以保证系统在无超调的情况下快速响应,又能够抑制摩擦和死区等非线性因素对系统跟踪性能的影响,可以有效提高圆顶随动系统的动态性能。     

光电跟踪伺服系统二次跟踪控制

为提高光电跟踪伺服系统的跟踪精度,对输入信号未知条件下系统跟踪问题进行了研究。在单位负反馈系统基础上提出二次跟踪控制方法,并对系统频域特性进行了研究。结合光电跟踪伺服系统的特点,在跟踪探测器输出延迟条件下进行了控制律设计。仿真结果表明二次跟踪控制大幅提高了伺服系统对机动目标的稳态跟踪精度,比PI控制提高39倍,比PI+速度滞后补偿控制提高9倍,测试结果表明在40 m s延迟作用下,目标做50°/s,30°/s2等效正弦运动时稳态跟踪精度达到1′。