基于主动建模的无人直升机增强LQR控制

为了解决无人直升机控制问题,通过把主动建模与LQR(Linear Quadratic Regulator)控制相结合,提出一种能补偿模型差的控制方法。该方法在悬停状态下,采用简化模型设计LQR控制器,并通过UKF(Un-scented-Kalman-Filter)在线估计简化模型与全状态模型的模型差,使用模型差作为补偿项对LQR控制增强。针对实际直升机动力学模型进行仿真,验证了基于UKF的估计和增强LQR控制的有效性。仿真实验结果证明,基于UKF的主动建模技术能够快速估计状态和参数变化,并且增强LQR控制能够使系统适应模型不确定性。     

参数自适应的永磁同步电机无速度传感器控制

针对永磁同步电机无速度传感器控制时,模型参数变化引起观测器误差的问题,提出了一种模型参数自适应的观测器设计方法. 运用双无迹卡尔曼滤波的双估计方法,在通过模型估计系统状态的同时,利用估计所得到的系统状态再估计系统模型参数,从而实现模型参数的自适应控制. 试验结果表明,双无迹卡尔曼观测器在永磁同步电机的无速度传感器控制中,对系统状态和模型参数的估计准确有效,达到了预期的控制效果,实现了模型参数的自适应控制,使控制精度有所提高.     

最小二乘多变量函数寻优法及其在过程控制中的应用

本文对最小二乘多变量函数寻优法作了理论证明,并将其应用于对象动态数学模型的离线计算,PID 系统的参数寻优,单变量和多变量简化模型预报控制(SMPC)系统的参数寻优等场合,证明此种优化方法是相当有效的。     

变负载下直流电机双闭环调速系统建模

针对直流电机双闭环调速系统负载经常发生变化的情况,在适用于恒定负载的直流电机双闭环调速系统简化模型基础上,分析了该模型在变负载情况下其模型参数变化关系,通过直流电机系统驱动电流和电机转动状态建立了直流电机双闭环调速系统动力学模型.通过实测系统转速响应,利用改进遗传算法和曲线拟合进行模型参数辨识,从而得到变负载情况下直流电机双闭环调速系统模型.实验结果表明,模型的动力学响应贴近实际系统,可以很好地代替实际系统进行控制系统设计.     

时滞系统线性伺服机构的设计方法及应用

本文利用块脉冲函数,采用参数优化的方法,对具有任意状态(或输出)时滞、控制时滞及其任意初始条件的多变量定常系统,就其线性伺服机构的设计,进行了研究,提出了计算其最优控制向量和最优状态(或输出)向量的具体算法。该算法简单,且便于工业生产过程中实施。仿真结果表明,此算法对设计时滞系统线性伺服机构是切实可行的。     

一类非线性系统的鲁棒状态观测器

该文研究了一类具有结构和参数不确定性的非线性系统的状态观测器设计问题。在假定非线性系统的线性部分是可观测,不确定性满足Lipshchitz条件的情况下,利用变结构的控制的思想提出了一种非 线性滑模型状态观测器设计方案,并利用李亚普诺夫稳定性理论证明了该状态观测器可使状态估计误差按指数规律渐近收敛。所设计的观测器对结构和参数不确定性具有较强的鲁棒性。     

某型无人机配电系统实时仿真研究

使用Simulink建立了某型无人机自动配电系统的主要部件的数学模型。使用C MEX格式的S-函数代替Stateflow实现了多状态间的转换。模拟了发电机的过压故障、配电装置的故障控制和负载的状态控制。基于MATLAB Real-Time Work-shop(RTW)和嵌入式实时操作系统VxWorks建立了实时仿真系统,并对其进行改进方便了参数调节和故障控制。在Lab-VIEW界面显示实时仿真曲线便于观察模型的运行状况。     

大系统的去耦分解

引用“消除多余项”的机理,可以将大系统分解为子系统.文中以去耦分解的动力学模型和观测模型为基础,推出了状态去耦、外控制量去耦、输出去耦的三种条件,并且提出了控制矩阵B为满秩及非满秩的计算方法.通过参数调整可以简化控制器.     

风荷载下伸臂桁架-ATMD组合系统最优伸臂桁架位置研究

基于虚拟激励法和最优控制理论,提出伸臂桁架-主动调谐质量阻尼器(ATMD)组合系统的风振最优控制模型。首先推导伸臂桁架主体结构与ATMD耦合后的控制运动微分方程组并基于虚拟激励法求解该方程组,发展新的伸臂桁架-ATMD组合系统数值简化模型。基于新提出的组合系统数值简化模型,应用固定点理论求解ATMD最优控制力,获得伸臂桁架-ATMD组合系统的最优控制力模型。将新提出的伸臂桁架-ATMD组合系统数值简化模型和最优控制力模型进行有效数值组合,构建该组合系统的整体最优控制模型。将本文提出的基于固定点理论的最优控制模型与基于线性二次规划方法的最优控制模型、被动最优控制模型和无控制模型进行对比分析。最后应用基于固定点理论的最优控制模型对伸臂桁架-ATMD组合系统的最优伸臂桁架位置进行单参数敏感性分析,研究最优伸臂桁架位置对不同结构影响因素的敏感性以及ATMD对不同类型伸臂桁架系统的抗风控制效果。研究结果表明：主体结构伸臂桁架系统类型不同,不同控制方案的作用效果不同,且主动控制方案对加速度响应的控制效果优于对位移响应的控制效果;与纯伸臂桁架系统相比,风荷载作用下主动调谐质量阻尼器对组合系统的最优伸...     

基于预测状态空间实现的前馈GPC及其应用

在ＣＡＲＩＭＡ模型基础上，推导出预测状态空间实现．建立了预测状态与系统模型结构参数之间的直接关系，并据此得出前馈ＧＰＣ控制律，形成递推算法     

基于等效阻力矩的机器人关节反向驱动控制

针对微创手术机器人术前手动调整困难的问题,以简化的单关节为对象研究其反向驱动的控制方法.建立关节的等效阻力矩模型,通过参数辨识实验得到系统的动力学参数.为获得准确的关节转动速度和加速度等信息,搭建状态观测器对系统状态进行重构,并通过仿真确定合理的观测器反馈矩阵.利用状态观测结果结合关节等效阻力矩模型实现单关节的反向驱动控制方法.实验结果表明:所设计的控制方法能够较理想地补偿反向驱动过程中重力、摩擦力和惯性力的影响,使反向驱动所需力矩的平均值降低70%以上,且有效改善了关节运动过程中的爬行问题.     

混合动态系统的模糊接口设计

利用模糊逻辑控制的思想,给出了混合系统的模糊接口设计.该接口通过其内部参数的学习把连续状态空间划分成多个子空间,使受控对象的非线性系统在每个子空间内可由一基于模糊逻辑的线性模型逼近,从而简化了对象模型和设计任务.当连续状态穿越空间边界时,则由上层离散事件控制器进行模式切换,从而使系统以稳定安全的方式运行.     

随机振动中隔振设计的参数优化

本文主要论述了用随机搜索法进行隔振参数优化的基本思想和方法,并以文献[1]中的简化模型为例编写了计算机优化程序,给出了计算框图和试算结果。从试算结果分析,该法可很快地达到所要求的精度,便于工程应用。     

汽车配气机构的动力学模型的分析

配气机构是内燃机中重要的辅助控制机构,要求准确地控制气缸中进、排气门的启闭,随着内燃机朝着高速、精密化方向发展,研究其动力学性能非常必要.在分析汽车内燃机的配气机构的工作原理的基础上,利用动力学原理和集中参数法进行多元素系统的动力学分析,建立了构件的6自由度模型,并采用等效作用原理建立了简化的机构单自由度动力学模型,为进行机构的进一步研究奠定了基础.     

磁流变阻尼器滞回模型参数的敏感性分析及其简化模型

为解决Bouc-Wen模型参数多、数学表达式复杂、参数识别困难的问题,根据Bouc-Wen模型中参数的物理意义及其对结果输出贡献的大小进行了参数敏感性分析,滤除敏感性差的参数,令敏感性强的参数参与拟合滞回曲线,从而获得了简化的Bouc-Wen模型.在参数敏感性分析中,提出并采用了修正的one-at-a-time(OAAT)法.修正OAAT法是在OAAT法的基础上,令待测参数之外的其他参数自由变化,充分考虑了参数之间的耦合关系,具有全局敏感性分析的意义,可使结果更为准确和全面.为了验证Bouc-Wen简化模型的有效性,采用遗传算法对Bouc-Wen模型和Bouc-Wen简化模型的参数进行了识别,并对磁流变阻尼器力学特性试验数据进行了数值模拟,结果表明:Bouc-Wen简化模型能够更精确、更高效地模拟滞回曲线,拟合精度平均提高了4％,计算效率平均提高了47％.     

液压压下时轧机的动态响应

本文讨论的是作为液压压下控制系统的一个环节—轧机的动态特性和传递函数。在现有文献中多采用集中参数系统作为轧机的数学力学模型.本文的特点是机架质量按分布参数处理,并简化为弹性棒进行计算.按此计算的轧机自振频率较商。从理论上证明了通常采用机架动柔度G_M(S)≈1理由的充分性。     

基于自抗扰控制的光伏并网功率调节系统

 光伏并网功率调节（PVPC）系统是将光伏并网发电和有源电力滤波合为一体的综合系统,它易受电网扰动和外部环境变化的影响,存在诸多不确定性因素。将自抗扰技术应用到PVPC系统的控制中,把系统模型中的不确定因素与外部扰动统一视为系统的未知干扰。通过扩张状态观测器对扰动进行动态观测,然后利用非线性状态误差反馈控制律进行补偿,使系统的控制律与系统内部的参数和未知扰动无关,而仅与系统的给定输入和输出有关,免去了对负载电流谐波和无功的检测,使系统控制过程得以简化。仿真结果表明,所设计的自抗扰控制器能取得预期的控制效果,具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。     

基于扩展状态观测器的变结构控制及其应用

针对伺服系统中存在较强的外部干扰、非线性环节与大惯量特性,并为了满足快速、稳定、高精度的控制要求,利用自抗扰控制技术中扩展状态观测器补偿系统的不确定因素及高阶变量,将系统简化为积分串联型.基于简化后的模型用幂次趋近律设计控制律,得到了基于扩展状态观测器的变结构控制器.扩展状态观测器为系统未建模动态提供高频通路,在一定程度上消除了抖振.将此控制器应用于典型的伺服系统--火炮控制系统中,实验结果表明,相对于经典变结构控制器以及工程化PID控制器,此控制器的控制效果更好.     

有纯滞后的系统的简化模型预测控制

对于工业过程中的大多数具有S形阶跃响应的对象,[1]提出一种简化模型。该模型只取其脉冲响应序列的前n项,并假定其后的过程按指数衰减。[2]把这种简化模型用于预测控制,得到良好的结果。本文继续[2]的工作,把简化模型用于有纯滞后的系统的预测控制。本文给出控制算法,以及实际应用的结果。     

被动式球形电极地面静电探测系统模型

研究探测电极和大地介质对目标静电场的影响.将空中静电目标、探测电极和大地作为一个整体系统,利用镜像法建立了空中静电目标的被动式球形电极地面探测系统模型.理论分析及仿真计算得出探测电极低架设有益于提高电极输出信号的结论.由于探测系统模型是迭代的运算式,为便于实际应用,推导出探测系统的简化模型,为后续的对空中静电目标进行定位奠定了基础.经计算分析,简化的系统模型和原探测系统模型非常吻合.