波浪运动补偿平台的自适应预报控制模型研究

具有广义升沉运动补偿功能的波浪运动补偿平台可以减少船舶运动对海上作业和设备的影响.该平台系统的液压机构具有非线性和大惯性的特点.为了有效地进行广义升沉运动补偿,本文采用基于等维新息的自适应自回归多步预报算法和非线性PID控制器相结合的控制策略对波浪运动补偿平台液压机构进行控制.益参数随误差变化的非线性PID控制器具有较好的适应性、抗干扰性和鲁棒性,适合波浪运动补偿平台液压机构的控制特点,可以提高控制效果.结合实验获得的船舶甲板控制点的广义升沉位移数据,仿真试验结果表明:采用上述的自适应预报控制策略对波浪运动补偿平台液压机构进行控制能有效地减少平台的广义升沉运动幅值.     

阀控非对称缸系统鲁棒反馈线性化控制

针对阀控非对称缸液压系统存在不确定性和干扰问题,提出综合滑模变结构控制与反馈线性化控制的鲁棒反馈线性化控制策略.利用反馈线性化控制提高非线性系统控制精度,利用变结构控制补偿外界干扰与系统不确定性,并采用边界层法减少滑模变结构控制可能导致系统高频抖动.针对位移信号直接微分得到的加速度信号存在高频噪声问题,提出利用改进二阶滑模算法抑制干扰的影响.通过建立统一的阀控非对称缸液压伺服系统非线性数学模型,以时变负载力扰动为例对系统的动态特性进行了研究,结果表明:鲁棒反馈线性化策略能有效抑制外界的干扰和负载力扰动对液压位置追踪精度的影响,提高了液压控制系统的精度和鲁棒性.     

高空大气压力模拟系统自适应鲁棒控制

针对高空大气压力模拟系统对伺服装置泄漏敏感且充放气非对称性强的特点,提出采用一种简单、便于工程应用的伺服装置泄漏模型,并基于自适应鲁棒控制原理设计了控制器.自适应鲁棒控制器通过泄漏系数在线辨识减小参数不确定性对控制精度的影响,利用非连续参数映射的方法保证预估参数在一定范围,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了控制系统的渐进稳定性.实验结果表明:所设计的控制器可以获得不同压力点的泄漏系数并消除充放气非对称性的影响,提高系统控制精度和响应速度.     

基于补偿控制器的可重复使用运载器自适应模糊姿态控制

针对可重复使用运载器再入段参数不确定性和外界干扰问题,提出一种基于补偿控制器的自适应模糊姿态控制策略.首先,建立飞行器六自由度动态模型,并将模型转化为严反馈形式姿态控制系统.其次,将外界干扰与参数不确定性共记为系统不确定性项,并设计模糊控制器进行在线自适应逼近.为消除模糊建模误差对系统控制性能与稳定性的不利影响,引入补偿控制器以改善飞行器姿态角跟踪性能.再次,基于Lyapunov理论证明了系统的稳定性且姿态跟踪误差收敛于小邻域中.最后,基于类X-37B六自由度模型仿真验证了所提出控制策略的有效性.     

基于PSO磁悬浮球系统自适应灰预测控制

目的 针对磁悬浮球系统非线性不稳定和滞后性的问题,提出一种基于粒子群优化的自适应灰色预测 PID (Proportion Integration Differentiation)复合控制策略。 方法 通过在 PID 控制模块的反馈环中引入具有等维新息特征的灰色预测器,对系统误差进行及时反馈修正,以提高控制系统的响应速度和鲁棒性;同时,融合粒子群智能算 法对控制器参数迭代优化,以提高控制系统控制精度和抗干扰能力;最后,在 MATLAB / Simulink 环境下搭建仿真 平台进行对比实验。 结果 验证基于粒子群优化的自适应灰预测控制系统模型的超调量、峰值时间、调节时间显著 改善。 结论 证实该策略可以有效抑制系统滞后性,具有良好的稳定性和鲁棒性。     

基于模糊补偿的深海作业级远程操控潜水器自适应位姿控制

针对参数变化、流以及其他未知干扰对深海作业级远程操控潜水器(ROV)位姿控制的影响,设计了基于模糊补偿的ROV自适应位姿控制器.从大地坐标系下的ROV系统模型中分离出由于参数变化、流以及其他未知因素所产生的干扰力/力矩,并分析了干扰力/力矩的变化特性,利用模糊逻辑系统(FLS)进行逼近,设计基于干扰力/力矩模糊补偿的ROV自适应位姿控制器;同时,为了消除逼近误差的影响,设计了稳健自适应控制律.结果表明:FLS能够以较高的精度逼近ROV所受到的干扰力/力矩;所设计的基于模糊补偿的深海作业级ROV自适应位姿控制器具有良好的跟踪性能、抗干扰能力和稳健性.     

基于模糊补偿的深海作业级远程操控潜水器#br# 自适应位姿控制

摘要： 针对参数变化、流以及其他未知干扰对深海作业级远程操控潜水器(ROV)位姿控制的影响，设计了基于模糊补偿的ROV自适应位姿控制器.从大地坐标系下的ROV系统模型中分离出由于参数变化、流以及其他未知因素所产生的干扰力/力矩，并分析了干扰力/力矩的变化特性，利用模糊逻辑系统(FLS)进行逼近，设计基于干扰力/力矩模糊补偿的ROV自适应位姿控制器；同时，为了消除逼近误差的影响，设计了稳健自适应控制律.结果表明：FLS能够以较高的精度逼近ROV所受到的干扰力/力矩；所设计的基于模糊补偿的深海作业级ROV自适应位姿控制器具有良好的跟踪性能、抗干扰能力和稳健性.     

多轴运动的数字控制新技术

针对模拟器对系统实时性和同步性要求苛刻等特点,本文以电动六自由度运动平台为例,采用数控技术用工业级计算机IPC和数字信号处理器DSP作为六自由度运动平台的控制器,设计了基于可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)来作为六自由度运动平台多轴运行控制系统的硬件平台,同时采用Visual C#.NET作为软件开发平台,满足了模拟器六自由度运动平台实时性控制的要求.     

一类非线性系统迭代优化神经网络控制器

提出了一类非线性系统迭代优化神经网络控制器的设计方法,该是在正向神经网络辨识模型的基础上,应用迭代学习方法进行控制器设计。为了补偿辨识和迭代学习误差,给出了通过引入了反馈补偿控制器控制精度的方法,仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于RBF神经网络的非线性磁悬浮系统控制

磁悬浮系统是一个典型的不确定、非线性系统.由于磁悬浮系统的复杂性很难建立精确的数学模型,采用RBF神经网络(RBFNN)对非线性磁悬浮系统进行辨识,再根据神经网络自适应控制原理设计了非线性磁悬浮系统的神经网络自适应状态反馈控制器与自适应PID控制器,并利用MATLAB进行了仿真.仿真结果表明,神经网络自适应控制能很好地控制本磁悬浮系统;神经网络自适应控制器对于此非线性磁悬浮系统位置具有良好的控制效果,该控制系统具有较好的稳态特性和控制特性.     

大功率单碟式太阳能聚光器跟踪控制系统研究及实现

综合分析了聚光器跟踪控制精度和综合性能对碟式太阳能发电系统的重要作用和影响,介绍了一种高精度碟式太阳能聚光器跟踪控制系统的构成和工作原理,建立了核心控制器PLC中的PID及自适应模糊PID控制的Matlab/Simulink仿真数学模型,比较分析了在单位阶跃信号和扰动作用下不同控制策略时跟踪控制系统的响应特性.结果表明:自适应模糊PID控制下碟式太阳能聚光器跟踪控制系统不仅具有良好的跟踪控制精度,也具有抗干扰能力强和稳定性能好的优点,大大提高了碟式太阳能聚光器跟踪控制系统的综合性能.     

基于侧倾角预测的坡地作业机具悬挂自适应控制

为了解决传统电控液压悬挂无法根据坡地的横向坡度对机具侧倾角进行调整的问题,提出了一种坡地自适应电控液压悬挂反馈控制系统.提出了一种利用卡尔曼滤波方法对机具理想侧倾角进行估计的预测方法;建立了电控液压悬挂机构的动力学模型;在Simulink平台下对某一典型二自由度拖拉机机具悬挂机构搭建了控制系统模型,并利用实际采集的拖拉机作业坡地路面谱数据作为模型输入信号进行了仿真.结果表明:该自适应电控液压悬挂反馈控制系统能够有效控制拖拉机悬挂机具横向耕深波动在±10 mm以内.     

基于高阶统计量的非线性控制系统性能评估方法

针对一类基于反馈线性化策略的非线性控制系统,提出一种基于高阶矩估计非线性控制器性能检测新方法.非线性闭环控制系统由外部PID控制器、反馈线性化补偿环节和非线性控制对象组成,在模型和对象完全一致时,闭环系统输入输出具有线性特征.在实际应用中,经常遇到反馈线性化补偿环节模型参数与被控对象实际值不一致的情况,上述线性关系也一般不再存在.基于这种直观认识,以闭环控制系统所具有的线性关系为性能参考基准,通过估计系统输出的三元谱和四元谱等统计特征量,构造非高斯性以及非线性等假设推理命题,检验控制系统是否还处于原期望的操作点上,通过大量仿真计算表明了非线性检测新方法的有效性.     

基于六自由度平台的船载波浪补偿系统控制策略研究

研究一种基于双层六自由度平台的船载波浪补偿系统的控制策略,该系统由船舶运动模拟平台和波浪补偿稳定平台两级子系统构成.传统的半闭环控制策略将平台位姿转化成6个单通道的位置控制,无法克服机构误差和位姿扰动.本文提出一种基于交叉耦合思想,利用雅克比矩阵和运动学反解的全闭环控制策略,应用于船舶波浪补偿稳定平台.仿真结果证明,全...     

混沌Arneodo系统非线性与自适应模糊神经网络控制

针对Arneodo系统的参数不确定性,阐述了Arneodo控制系统中抵消非线性的基本思想和设计方法.利用LQR线性反馈技术,设计了具有稳定裕度的二次型最优控制器,同时在控制器中引入一个用于函数逼近的自适应模糊神经网络,利用该神经网络抵消控制系统中的非线性项,使受控系统的某一状态变量可被镇定到任意参考位置.这种具有模糊神经网络的控制器实现了参数不确定系统的精确反馈线性化控制.通过仿真比较研究,说明了反馈线性化与自适应神经网络相结合的控制器具有良好的控制性能,且更易实现.     

级联型高压变频系统无速度传感器矢量控制策略研究

为提高级联型高压变频调速系统的可靠性和鲁棒性,提出了一种用于级联型高压变频系统的无速度传感器矢量控制策略.该策略重点针对磁通观测模型、转速辨识方法及PWM死区补偿方法进行了优化;改进了磁通观测中的电压模型,采用基于转子磁通角度的模型参考自适应(MRAS)转速辨识方法,对PWM进行了死区补偿,进而提高了系统低速性能和控制精度.在Matlab/Simulink平台搭建了仿真模型.设计构建了大功率实验平台,实验结果与仿真结果相符,表明系统具有良好的转速辨识精度和调速性能,加入死区补偿可以减小低速区的转速波动,提高了低速区的转速辨识精度,验证了所提出控制策略的正确性.     

六自由度运动姿态模拟系统的研究

研究一种电液控制式六自由度运动姿态模拟系统.通过对系统技术指标、结构特点和工作原理的分析和讨论,设计了六自由度摇摆台的机械结构、计算机控制系统;推导了摇摆台空间位置的逆解算法;将具有前馈的智能PID算法应用于对称阀控制非对称缸的位置伺服系统中,并进行了试验研究,其控制精度达到0.1 mm以上.摇摆台实际运行结果表明,该系统完全满足技术指标要求,同时具有承载能力大、控制精度高等优点.     

采用李雅普诺夫函数的电液伺服系统反馈线性化控制

针对电液伺服系统的参数时变、强非线性,致使传统控制算法难以实现高精度高稳定性的位置输出的问题,提出了一种采用李雅普诺夫函数(Lyapunov)的反馈线性化控制器。该控制器通过反馈线性化方法将电液伺服系统的位置输出控制在预定轨迹上,使系统满足准确性、快速性的要求。针对液压系统中的油液体积弹性模量参数存在着较大的不确定性且难以在线测量、不精确的参数将削弱反馈线性化的控制效果甚至导致系统失稳的问题,采用Lyapunov直接法对反馈线性化控制器进行再设计。通过系统的综合误差构建形式简单的Lyapunov函数,进而给出最优参数估计值的取值方法,且满足Lyapunov函数的导函数为非正定,从而保证了整个系统的渐进稳定性。仿真结果表明,改进的反馈线性化控制器能够很好地兼顾控制精度和系统的鲁棒性,获得较好的控制效果。     

一种基于MFAC外环补偿的非线性LS-SVM逆系统数据驱动控制方法

针对直接逆模型控制系统的鲁棒性和抗干扰能力不足问题,提出一种无模型自适应控制(MFAC)外环补偿的非线性系统最小二乘支持向量机(LS-SVM)逆系统数据驱动控制方法.首先采用LS-SVM建立非线性系统的逆模型,并将其作为前馈控制器串联在原系统之前,构成一个伪线性系统,其次采用MFAC构成外环反馈补偿控制.仿真研究表明,LS-SVM逆模型/MFAC复合控制方案不仅具有良好的跟踪性能,而且具有较强的鲁棒及抗干扰性.     

基于神经模糊系统的自适应前馈-反馈控制系统设计

在前馈控制器设计思想的启发下,提出了一种基于神经模糊系统的自适应前馈-反馈控制系统。该控制系统首先把非线性过程近似为一个线性的ARX模型和一个基于神经模糊系统的线性化误差模型(FNNM)组成的合成模型,把线性化误差模型的输出看作可测量的"扰动",然后再引入前馈控制器,利用被控制过程的输入、误差模型的输出、线性ARX模型输出和系统输出值之间的误差以及被控制过程的合成模型的梯度信息对控制器参数进行在线调节,从而获得较好的控制结果。将提出的基于线性化误差模型的自适应控制系统用于简单不可逆放热反应的连续搅拌型化学反应器CSTR中,并与传统的PID控制器进行比较。仿真结果表明:这种基于神经模糊系统的自适应前馈-反馈控制器和PID控制器相比,能得到更快、更好的控制效果。