嵌入式两轮循迹自平衡车

采用飞思卡尔单片机为控制核心,以陀螺仪、加速度计为传感器的姿态,感知系统调节运动姿态,提高两轮自平衡电动车的控制精度。该两轮自平衡电动车具有体型小巧、转弯灵活的特点,动力来源为蓄电池。     

四旋翼飞行器极点配置姿态控制器设计

针对四旋翼飞行器姿态控制系统具有多变量、干扰敏感、强耦合等特性,将飞行器动力学模型在平衡点处线性化,在满足超调量和调节时间性能指标的情况下,采用了状态反馈极点配置将系统闭环极点配置在期望的位置上,从而实现飞行姿态的平稳控制。为了检验所述算法,通过Matlab软件设计了极点配置控制器,并实现了在四旋翼飞行器实验平台上的稳定控制,证明了该控制算法的有效性及稳定性。     

分布式驱动电动汽车紧急工况下稳定性控制

基于分布式驱动电动汽车具有各轮转矩可单独控制的特点,利用最优转矩分配方法提出其在危险工况下的稳定性控制算法.该算法分为稳定性判断与横摆力矩控制模块、滑移率计算与控制模块及各轮驱动力矩分配模块.稳定性判断与横摆力矩控制模块确定车辆稳定性状态,滑模变结构控制方法用于跟踪理想横摆角速度,输出期望的横摆力矩,确保非线性系统在受到外界干扰时保持稳定;滑移率计算与控制模块计算各轮的滑移状态,通过滑模变结构控制的方法进行各轮滑移率的控制;驱动力矩分配模块综合考虑轮胎力、地面附着等因素,根据横摆控制和滑移率控制的需求,分配各轮驱动力矩.利用联合仿真进行工况验证,结果表明:与各轮力矩平均分配算法相比,所提的力矩分配算法具有更优良的稳定控制效果.     

基于改进萤火虫算法的两轮机器人平衡控制

文章针对两轮自平衡机器人的平衡控制问题,提出了一种基于改进萤火虫算法的控制器优化算法。该算法通过引入莱维飞行(Levy flight)的思想,对萤火虫的位置更新策略进行优化。仿真实验表明,新的算法稳定性好、遗传代数小,在两轮自平衡机器人的平衡控制中获得了较好的控制效果。     

单级倒立摆的分数阶PI~λD~μ控制器设计

针对单级倒立摆系统的平衡控制问题,采用基于输出反馈双回路控制方案,提出了一种分数阶PDμ控制器设计方法。在建立了系统数学模型的基础上,基于闭环系统的特征多项式和系统稳定性及各种性能指标的要求,选取了合适的闭环主导极点,通过输出反馈控制器改变控制系统的极点位置来使闭环系统具有所期望的动态特性和渐进稳定,并利用微粒群(PSO)优化算法整定分数阶控制器参数。仿真结果表明:双回路分数阶PDμ控制器较整数阶PD控制器,收敛速度快,振荡小,能取得更好的控制效果。     

两轮独立驱动电动车的转矩协调控制

为了对独立驱动电动车的2个驱动轮的转矩进行协调控制,研究了驱动系统的结构,建立了电动车运动模型.根据电动车的转动平衡,发现电动车在高速转弯时,外侧轮的受力明显高于内侧轮.由于道路状况的变化,当2个车轮分别在摩擦系数不同的路面行驶时,车轮的受力也不同,因此采用神经网络PID控制方法,对2台轮毂式电动机分别进行了控制.通过系统仿真与实验研究,表明该模型及控制方法可以很好地反映电动车在各种工况下的响应特性,提高电动车的运行安全性与稳定性.     

线性系统极点正规配置问题

基于正规矩阵特征值对其元素变化的不敏感性,讨论线性系统极点的正规配置问题,即设计状态反馈控制律,将闭环控制系统极点配置到期望位置的同时使闭环状态矩阵为正规矩阵,从而达到增强控制系统的鲁棒性的目的.对于线性时不变系统,给出期望极点集可正规配置的充分必要条件及反馈控制律的一般表达式,并结合示例给出算法.     

自平衡控制系统稳定性分析与验证

针对目前自平衡系统稳定性控制方法的复杂性,对控制器运算速度要求高的问题,提出一种依据自平衡系统重心运动方程来分析系统的稳定性以及维持系统稳定的控制方法?该方法通过刚体动力学推导系统重心运动方程,应用控制理论分析系统的稳定性?在失稳的情况下,采用卡尔曼滤波与误差比较的方法消除陀螺仪的积分误差并获取精确的倾角数据,运用角度?角速度及对应的参数构成的合成加速度组成反馈支路配置系统极点,将当前倾角和角速度配以适当的参数组成比例微分(proportion differential,PD)控制器,完成对系统稳定性的控制?测试表明,该方法能降低系统运算的复杂度,维持系统的稳定?     

四轮轮毂电机电动车横摆力矩参数自调整模糊控制

针对四轮轮毂电机电动车横摆力矩控制问题,进行横摆力矩参数自调整模糊控制研究,确定整车横摆力矩分层控制结构.基于参数自调整模糊控制理论设计附加横摆力矩决策控制器.利用四轮驱动力矩独立可控的优势,采用规则分配方法进行四轮驱动力分配,并通过CarSim与Matlab/Simulink联合仿真实验,选取连续正弦方向盘转角输入工况对控制方法进行验证.结果表明:四轮轮毂电机横摆力矩参数自调整模糊控制方法能够有效提高车辆行驶稳定性.     

自校正PID算法在电炉温度控制中的应用

本文针对电炉温度控制问题,设计了一种极点配置自校正PID控制器,给出了系统的CARMA模型,介绍了带遗忘因子的递推最小二乘实时参数估计算法,以及极点配置自校正PID算法,建立PID参数与系统参数及控制性能指标之间的关系式,并进行了MATLAB仿真。仿真结果表明,自校正PID控制能使系统的性能达到预期的效果,提高了系统的动态特性。     

具有极点约束的高超声速飞行器非脆弱 最优H2/LQR控制

针对吸气式高超声速飞行器,提出了一种具有极点约束的非脆弱最优H2/LQR（线性二次型调节器)控制方法.根据吸气式高超声速飞行器的非线性纵向运动方程,推出了一种新的飞行器线性不确定模型,为吸气式高超声速飞行器设计了一种多目标非脆弱控制器.在控制器的设计中,不但考虑了系统的极点配置、最优H2性能和鲁棒保性能3种指标,而且兼顾了因飞行条件不确定性和建模误差引起的控制器增益的变化,利用线性矩阵不等式方法推导了多目标非脆弱控制器的存在条件.仿真实例说明了非脆弱控制器在高超声速飞行器控制中的优越性和有效性.
     

带矢量喷管的高超声速飞行器的跟踪控制

基于跟踪控制理论,本文研究了具有矢量喷管的吸气式高超声速飞行器的控制问题．首先本文建立了基于矢量喷管的吸气式高超声速飞行器的动力学模型．该模型表现为矢量喷管推力对飞行器纵向力矩的作用很大,而对速度的影响很小．在相同的控制参数下,本文给出了飞行器的三种不同的跟踪控制模式．基于极点配置和Youla参数化方法设计切换的跟踪控制律,实现了不同控制模式之间的平滑切换,并且保证切换过程中闭环系统的稳定性．最后,通过对仿真结果的分析验证了矢量喷管技术在吸气式高超声速飞行器控制中的优势,并且指出多种控制方式协调配合对高超声速飞行器的姿态控制具有重要意义．     

多轴转向车辆模型跟踪控制分析

为降低对多轴转向车辆的控制难度,在考虑前轴机械转向对车辆转向性能的影响的基础上,对多轴转向车辆动力学模型进行了改进,将前轴车轮转角隐含到控制变量中;在改进的动力学模型的基础上,利用模型跟踪控制理论结合极点配置方法对多轴转向车辆进行了分析,得到车辆在不同车速情况下的横摆角速度和质心侧偏角的瞬态响应和频域特性.分析结果表明,利用模型跟踪方法对车辆进行控制,能获得较理想的跟踪效果,车辆在高速时瞬态响应没有超调量,响应时间缩短,提高了车辆在高速时的稳定性.     

分置式微型斯特林制冷机温度自适应控制系统的研究

介绍一种基于ＣＡＲＩＭＡ模型在线整定加权系数的最小方差、极点配置隐式算法，并将其应用于双驱动分置式微型斯特林制冷机温度自适应控制系统。经数字仿真及实时控制实验，结果表明该系统闭环控制鲁棒稳定性强，能有效地克服未知确定性热负荷扰动，再加上采用黄金分割鲁棒控制器作为自适应控制的启动控制器，整个系统简便实用、工作可靠，具有较好的理论意义和实用参考价值。     

"起-停"巡航控制系统的纵向车距控制方法

针对单一设计距离控制中出现的速度滞后问题,综合考虑速度和距离的控制,提出了一种基于"起停"巡航控制系统的纵向车间距控制器设计方法。该控制器的设计中引入了控制因子,建立了兼顾速度和距离控制的目标性能函数,并对控制因子的取值作了讨论。通过理论分析和仿真实验表明,所提出的控制方法使速度滞后的问题得到改善,同时控制器对质量具有鲁棒性。     

一种新的极点配置鲁棒自适应控制

一种新的极点配置鲁棒自适应控制张天平，冯纯伯（东南大学自动化研究所，南京２１００１８）自Ｒｏｈｒｓ等人［１］提出：如果系统存在未建模动态，那么在理想条件下给出的自适应算法会产生不稳现象以来，自适应控制系统的鲁棒性一直是控制理论研究的中心课题之一．文献...     

智能车辆速度跟随控制算法的仿真研究

针对汽车动力学速度控制的强非线性特性,基于预瞄-跟随理论,建立了车辆速度控制过程中的速度跟随运动模型;并提出了智能车辆速度跟随的控制算法。在PreScan和matlab/simulink的联合仿真中,实现了车辆的速度跟随控制;并对速度变化过程中速度跟随控制算法的性能进行了仿真验证。结果表明,车辆基本可以跟随参考速度行驶,并且可以实现自动减速停车。     

带神经网络补偿的Smith预估极点配置自校正控制

用一个常规线性模型对被控对象进行辨识,线性模型辨识的余差用一个神经网络进行补偿,线性模型和神经网络共同构成对象的辨识模型·基于这一模型对大滞后对象提出了带神经网络补偿的Ｓｍｉｔｈ预估极点配置自校正控制和带神经网络补偿的Ｓｍｉｔｈ预估极点配置自校正ＰＩＤ控制·这些方法适用于非线性对象,具有较强的鲁棒性和较好的控制精度·     

单自由度磁流变阻尼实验台多控制算法仿真对比研究

建立了以加速度作为路面激励输入信号,且不考虑非悬置质量的履带车辆单自由度磁流变阻尼控制实验台动力学模型.选定状态变量,推导出悬挂系统状态方程和振动微分方程.依据现代控制理论,分别采用滑移模态控制和极点配置控制算法实现实验台动力学模型的仿真计算,对比分析了在三种不同采样频率下,两种不同控制算法的控制效果,并与被动控制效果进行比较.结果表明,两种算法都能很好地控制车体相对位移、相对速度和加速度,滑移模态控制效果更好.滑移模态控制不仅适用线性问题而且适用非线性问题,因此比极点配置更实用.最后分析确定了最佳仿真采样频率,为控制算法的实验台调试奠定了基础.     

基于δ算子的广义预测极点配置控制器

研究δ算子描述的线性离散系统的广义预测极点配置问题。综合利用δ算子、预测控制极点配置的特性，提出基于δ算子的广义预测极点配置控制器（DGPP），克服了q算子广义预测控制的某些不足，并给出系统参数的选择方法。仿真结果表明本文算法的有效性。