具有外部扰动的非完整移动机器人的有限时间跟踪控制(英文)

研究了具有外部扰动的动态模型的非完整移动机器人有限时间跟踪控制问题,介绍了一种有限时间扰动观测器来估计外部扰动.首先,移动机器人的跟踪误差系统被转换成两个子系统:一个三阶子系统和一个二阶子系统.然后,我们分别讨论了这两个子系统,并且设计了连续的有限时间扰动观测器和有限时间跟踪控制律.严格的证明表明了移动机器人可以在有限时间内跟踪上期望的轨迹.仿真例子说明了我们方法的有效性.     

基于扰动观测器的非线性切换系统有限时间跟踪控制

针对一类带有未知扰动的非线性切换系统,基于扰动观测器设计和有限时间鲁棒控制理论,研究抗干扰动态跟踪控制问题.首先,基于平均驻留时间(average dwell time,ADT)构造该系统所对应的切换信号,同时结合状态反馈信息和干扰估计信息设计一种PI型抗干扰复合控制器;其次,基于Lyapunov分析方法证明闭环系统的...     

伺服系统低速特性的自适应控制

低速特性是伺服系统的一个重要指标,而其影响因素很多,摩擦力矩则是其中的一个主要因素。为消除这种不利影响,建立了考虑摩擦因素的伺服控制系统模型;在此基础上,设计了库伦摩擦自适应控制器,并进行了仿真分析,同时与传统PID控制做了比较。结果表明,模型参考自适应控制大大提高了伺服系统的低速精度,为消除其他非线性因素给伺服系统造成的不利影响提供了理论和试验依据。     

考虑系统总和扰动的多关节机械臂 反步有限时间滑模控制

针对多关节机械臂轨迹跟踪控制中存在的模型参数摄动和外部有界扰动等不确定性因素影响问题,设计了一种考虑系统总和扰动的反步有限时间滑模控制算法,用于实现多关节机械臂轨迹跟踪控制任务。首先,利用严格反馈形式描述多关节机械臂的动力学模型,并将模型参数摄动和外部有界扰动等不确定性因素看成系统的总和扰动,进而设计非线性扩张状态观测器对系统总和干扰加以估计,以提高系统的鲁棒性能;其次,在传统反步法设计的基础上结合有限时间滑模控制技术,完成系统反步有限时间滑模控制器的设计;最后,应用Lyapunov稳定性理论证明了多关节机械臂的位置矢量能够实现对期望位置矢量的有限时间稳定跟踪。仿真对比结果表明设计反步有限时间滑模控制算法的有效性。     

轮式移动机器人的有限时间自适应轨迹跟踪控制

【目的】针对存在外界扰动和参数不确定性的轮式移动机器人,设计一种有限时间轨迹跟踪控制方案。【方法】首先,将轮式移动机器人动态系统分为二阶和三阶的两个子系统;其次,针对二阶子系统设计了自适应快速终端滑模控制律,保证移动机器人角速度跟踪误差有限时间内收敛到一个任意小的区域内;然后,设计了关于线速度的控制律,来保证三阶子系统的有限时间收敛;最后进行仿真实验验证。【结果】仿真实验结果与理论值相符。【结论】本研究设计的有限时间控制策略保证了移动机器人轨迹跟踪的效果。     

基于指令滤波的全状态约束海洋水面船舶有限时间轨迹跟踪控制

该文研究了由外部时变干扰和模型不确定性构成的复合扰动作用下,具有全状态约束的海洋水面船舶(MSV)的有限时间轨迹跟踪控制问题.首先,引入有限时间扰动观测器来精确估计由外部扰动和模型不确定性构成的复合扰动.其次,将障碍李雅普诺夫函数、反步法和有限时间稳定性理论相结合,实现全状态约束.采用有限时间指令滤波器对虚拟控制律求导...     

有限时间稳定的球杆控制系统设计

针对目前球杆系统控制存在不能在短时间内稳定与抗扰动性能差的问题,提出一种有限时间稳定控制方法,用于提高系统的控制性能。通过对球杆系统的结构分析,建立了相应的数学模型,设计了有限时间稳定控制器;运用Lyapunov稳定性理论和齐次性理论对设计的系统进行有限时间稳定性分析;最后通过仿真实验对有限时间稳定控制器与PID控制器的控制效果进行比较。仿真结果表明:有限时间稳定控制器较PID控制在超调量和调节时间等指标方面更加优异,表明所设计的控制方法能让球杆系统有限时间内稳定,同时提升了系统的抗扰动性能。     

大摩擦力矩下电液伺服系统高精度控制与实验分析

为了实现大摩擦力矩中空液压马达系统高精度跟踪控制,提出了一种基于滑模状态观测器的变结构控制策略,分析了滑模变结构控制规律和滑模状态观测器的理论与实现方法,采用LuGre动态摩擦模型和滑模观测器实现了非线性摩擦力矩的动态补偿.实验结果表明：在超低速、大摩擦力矩存在的情况下,所提出的控制策略实现了非线性电液伺服系统的高精度轨迹跟踪控制.     

飞行器航迹角系统有限时间跟踪自适应迭代学习控制

针对不确定飞行器航迹角系统航迹倾角的跟踪控制问题，给出了有限时间跟踪控制的自适应迭代学习控制(AILC)方法。通过控制输入量舵面偏角来控制飞行器航迹倾角，使得飞行器航迹倾角的跟踪误差在有限时间内收敛于零，其中引入了典型的收敛级数来处理模型中的不确定部分，并利用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性定理给出了严格的稳定性分析。最后通过数值仿真验证了该方法的有效性。     

移动小车的有限时间轨迹跟踪控制

讨论了基于运动学模型的移动小车的轨迹跟踪控制问题.利用有限时间控制技术,提出了一种连续的状态反馈跟踪控制律,使得对角速度不为0的期望轨迹,移动小车能够在有限时间内完全跟踪上期望轨迹.而且提出的跟踪控制律不存在奇异点.仿真结果表明了该方法的有效性.     

具有输入饱和约束的永磁同步电机伺服 系统鲁棒有限时间控制

针对存在模型参数非线性不确定性因素和输入饱和约束的永磁同步电机伺服系统控制问题,提出一种具有抗输入饱和约束的鲁棒有限时间控制方法。为了处理输入饱和约束问题,通过定义饱和非线性函数将系统模型转化为带输入饱和约束的状态空间方程形式;将模型参数非线性不确定性因素扩张为一个新的状态变量,进而通过设计干扰观测器实现对不确定性因素的在线估计和前馈补偿,以提高系统的鲁棒性能;在模型参数不确定性因素前馈补偿的基础上设计永磁同步电机伺服系统鲁棒有限时间控制器,保证系统跟踪误差的有限时间收敛。仿真对比结果验证了所设计控制方法的有效性。     

电液伺服系统的渐近跟踪自适应控制

根据电液伺服系统参数不稳定的特点,将渐近跟踪理论与自适应控制相结合,提出了一种基于参数辨识的电液伺服系统的渐近跟踪自适应控制方法,利用状态反馈动态配置系统的希望特征值和在输入端动态调节前馈增益实现渐近跟踪,达到自适应控制的目的。仿真结果表明,该方法稳定可靠,具有较高理论意义和实用价值。     

交流伺服系统控制算法的研究

本文采用系统辨识即卡尔曼滤波技术针对交流电机调速的控制算法进行研究,同时给出卡尔曼控制算法,以改善交流伺服系统调速性能。     

自抗扰控制器在气压伺服控制系统中的应用

为提高控制系统的鲁棒性,增强干扰抑制能力,提出了适用于气压伺服系统的自抗扰控制器方案,并讨论了控制参数的整定.自抗扰控制器为非线性控制器,由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律3部分构成.扩张状态观测器可以实时观测系统状态和扩张状态,从而实现全状态反馈及系统不确定性和外扰的补偿控制.自抗扰控制器的设计不依赖于被控系统的精确数学模型,并对内外扰有较强的抑制能力,在整个系统工作区间都有良好的鲁棒性.仿真结果表明,自抗扰控制器对气动伺服系统模型的不确定性以及外干扰的鲁棒性较好,且具有较优的动态性能.     

数字随动系统的动态高型控制

将动态高型方法应用于数字随动伺服系统中,从理论、仿真到工程实现进行了比较全面的研究,获得了一些具有独创性的结论。进行了动态III型系统的跟踪能力MATLAB仿真:当目标为最大加速度60(°)/s2、最大速度60(°)/s的等效正弦时,稳态跟踪误差达1.3"(角秒),对于最大加速度120(°)/s2、最大速度120(°)/s的等效正弦,仿真稳态跟踪误差达24"。     

一种新的重复自适应摩擦补偿方法及其在高精度伺服系统中的应用

针对高精度转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦及周期性波动力矩扰动,为提高转台位置的跟踪精度,提出了一种新的重复自适应摩擦补偿方法,将重复控制机制引入到基于自适应控制的摩擦补偿策略中.电机中摩擦模型采用摩擦参数非一致性变化的LuGre动态模型.该方法的控制律包含一个参数自适应律、等效PD控制律和一个重复控制律.其中,参数自适应律用来估计未知模型参数并予以补偿,而插入的重复控制器用来提高系统运动曲线的跟踪性能.Lyapunov方法证明该补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐近跟踪.最后,通过对高精度伺服系统的仿真研究证明了该改进补偿方法的有效性.     

非线性摩擦干扰下伺服系统模糊趋近律滑模控制

针对伺服系统由于受非线性摩擦力的影响而产生的"爬行"和"平顶"现象,提出了模糊趋近律方法,设计了基于T-S模糊模型趋近律的滑模控制器,并进行了实验和仿真研究. 实验和仿真结果表明:所设计的控制器能有效地消除低速"爬行"和"平顶"现象,提高伺服系统的跟踪精度;同时该控制器能显著降低常规趋近律滑模控制器的抖振问题,改善控制品质. 该控制器适用于控制品质要求高的伺服系统.     

基于模糊滑模控制器的PMSM伺服系统

针对交流永磁同步电机伺服系统,采用龙贝格观测器观测负载转矩,通过带修正函数的控制规则自调整模糊滑模控制器的设计,有效消弱了变结构控制固有的抖动特性.仿真结果表明,该方案不仅具有良好的动态性能,而且对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性.     

基于LuGre模型的火炮伺服系统摩擦力矩自适应补偿

针对高精度火炮交流伺服系统中存在的非线性动态摩擦和电机力矩波动,为了提高火炮伺服系统的跟踪精度,提出了一种新的基于LuGre摩擦力矩模型的自适应补偿算法。该算法应用两个非线性观测器来估计摩擦模型中的未知状态变量,对系统参数进行自适应估计,采用Lyapunov方法证明了控制系统的全局渐进稳定性。该算法简单,适于实时控制。实验结果表明了该算法的合理性,火炮伺服系统的低速跟踪最大误差为50μrad,达到了指标要求。     

新型力反馈双向伺服系统干扰观测器PID控制算法的研究

针对目前力反馈双向伺服遥操作工程机器人控制系统所存在的反馈力冲击过大及主从位移控制的随动性 较差等问题,提出了在新型力反馈伺服系统中加入干扰观测器来改善从动机构的动态特性差异,从而提高从动机 构的鲁棒稳定性和抗干扰能力。仿真结果表明提出的方法是有效的。