考虑负载质量影响的电液力加载系统自适应反步滑模控制

针对被动式电液力加载系统的负载中含有较大质量力的应用场合,设计了一种自适应反步滑模控制策略,以提高系统的响应速度和加载精度。综合考虑系统非线性摩擦和液压缸的容腔效应、电液伺服阀的工作死区和电信号偏差等不确定因素以及位置干扰的影响,建立了系统的非线性数学模型;然后推导出系统自适应控制律,并利用Lyapunov稳定性理论得出自适应反步滑模控制器;最后通过MATLAB/Simulink进行系统特性分析。仿真结果表明,引入该控制器后,在质量力与负载力的比值约为1∶5的场合下,力加载系统响应速度得到有效提升,频宽可达到12 Hz,同时加载精度也有所提高,系统输出幅值误差约为1.8%,相位误差均值为-7.164°。     

具有输入饱和的电液伺服系统反步位置跟踪控制

针对具有输入饱和的电液伺服系统,设计一种基于干扰观测器的反步位置跟踪控制器。利用干扰观测器对系统中由外部扰动、参数不确定等引起的未知复合干扰进行估计,同时利用跟踪微分器估计虚拟控制量的微分信号,有效降低控制器复杂性。基于Lyapunov稳定性理论证明在所设计控制器的作用下,闭环系统所有信号一致最终有界。最后对某650 mm轧机电液伺服系统进行仿真,验证所提方法具有较好的跟踪性能。     

基于自适应模糊PID的径向柱塞变量泵电液伺服控制

针对电液伺服控制径向柱塞变量泵变量机构,设计了自适应模糊PID控制器,并通过计算机仿真,再现了系统跟踪阶跃信号的系统响应,仿真结果表明,基于自适应模糊PID控制器的电液伺服控制径向柱塞变量泵具有良好的动态性能。     

阀控电液位置伺服系统滑模反步控制方法

针对阀控电液位置伺服系统的非匹配干扰抑制问题,将滑模控制理论与反步递推控制器设计方法相结合,提出一种滑模反步递推控制方法;在滑模反步递推控制算法设计过程中,提出一种新的光滑连续的滑模控制律;对所提控制算法的稳定性及跟踪误差的收敛性进行理论及定量分析,并对该控制方法的可行性及有效性进行联合仿真验证。研究结果表明:该算法能够有效抑制未知非匹配干扰与输出抖动,其跟踪效果明显优于反步控制器以及PID控制器的跟踪效果。     

无人翼伞飞行器路径跟踪反步控制方法

为实现无人翼伞飞行器的曲线路径跟踪控制,提出了一种基于模拟对象的可变增益反步跟踪控制方法.首先,基于模拟对象跟踪建立翼伞飞行器的路径跟踪误差模型;其次,针对模型设计了可变增益反步跟踪控制器,通过合理设计增益参数,消除了部分复杂非线性项,避免了传统反步法中虚拟量的高阶导数问题,简化了控制器形式,以有利于工程实现;然后,根据Lyapunov理论设计反馈补偿项,在保证稳定性的同时提高了系统的鲁棒性;最后,将控制器应用于无人翼伞飞行器平面曲线的跟踪控制中.仿真与实验结果表明,所设计的控制器可以实现曲线路径的准确跟踪,且具有很好的鲁棒性.     

轧机液压伺服系统多模型切换自适应反步控制

针对轧机液压伺服系统工作过程中弹性负载力和外负载力的跳变,基于公共Lyapunov函数方法和自适应反步控制方法,提出了一种多模型切换自适应反步控制策略.该方法结合自适应反步控制的特点和公共Lyapunov函数的设计要求,通过反步法设计了各子系统的状态反馈控制器和不确定上界参数的自适应估计器,取反步法的Lyapunov函数作为公共Lyapunov函数,保证了系统在任意切换下的渐近稳定.自适应反步法和公共Lyapunov函数方法的结合,便于公共Lyapunov函数的求取,又解决了同时存在参数跳变和参数慢时变的问题.仿真结果表明,该方法能够保证轧机液压伺服系统具有良好的动静态性能,并对参数跳变和参数慢时变具有较强鲁棒性.     

无人软翼飞行器直线航迹跟踪鲁棒反步控制

为实现无人软翼飞行器的直线航迹跟踪控制,提出一种基于模拟对象的可变增益鲁棒反步控制方法.基于模拟对象方法建立软翼飞行器的航迹跟踪误差模型,并设计了可变增益反步跟踪控制器,通过合理设计增益参数,消除了部分复杂非线性项,避免了传统反步法中虚拟量高阶导数问题,简化了控制器形式,更有利于工程实现.根据Lyapunov理论设计的鲁棒反馈补偿项,在保证稳定性的同时提高了系统的鲁棒性.将控制器应用于无人软翼飞行器平面直线航迹跟踪控制中,仿真实验表明,所设计的控制器可以实现直线航迹的精确跟踪,且具有很好的鲁棒性.     

含参数扰动Liu混沌系统的反步设计自适应控制

针对混沌系统的控制问题,人们已经提出了很多控制方法。但是,大多数文献在混沌系统控制的设计中,未同时考虑系统参数由于内部噪声等未知扰动的影响而在有界范围内波动的情况,这就导致一些研究结果在实际应用中受到许多限制。因此,研究含参数扰动混沌系统的控制问题是当前混沌控制理论和应用的前沿课题之一。文中以含参数扰动的Liu混沌系统为例进行研究,采用反步设计自适应控制方法对该系统进行控制。首先从系统的反步设计控制理论出发,研究了基于反步设计法、Lyapunov稳定性定理及自适应控制系统控制律,讨论了系统满足设计要求的虚拟控制和控制律的时间响应,确定了同步控制器的结构和控制k的取值范围为47.716 0k57.222 2时,控制系统渐近稳定;然后根据所设计的含参数扰动Liu混沌系统的反步自适应控制器,得到了含参数扰动的Liu混沌系统在两种不同的情况下的不同控制器,实现了混沌系统在含有未知扰动下的跟踪及镇定控制。该方法在逆推设计过程中结合了反步设计法、Lyapunov稳定性定理及自适应控制律,使系统状态在每一步都能自适应跟踪并渐近趋近虚拟控制,有效地克服因各种未知扰动而产生的参数波动的情况,最后实现整个系统的渐近稳定。理论推导与数值模拟结果验证了控制器的有效性。     

基于RBFNN的PID控制及其在电液位置伺服系统中的应用

针对具有参数不确定性的电液位置伺服系统的跟踪控制问题,利用径向基函数神经元的自学习、自适应特点,将其与传统的PID控制方法相结合,对电液位置伺服系统进行学习和控制.仿真研究表明,利用基于径向基函数神经网络的PID控制能使电液位置伺服系统获得令人满意的跟踪特性和快速响应特性.     

基于干扰观测器的不确定非线性系统的预定性能控制

针对一类带有外界干扰及未知参数的严反馈非线性系统,提出新型的预定性能控制策略。首先,设计新型的障碍Lyapunov函数,实现跟踪误差的预定性能;其次,采用自适应律对未知参数进行估计,并构造干扰观测器对系统中的外界干扰进行估计,在此基础上设计反步控制器;为消除传统反步控制的"计算爆炸"问题,设计新型的一阶滤波器对虚拟控制输入的导数进行估计;再次,基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的稳定性和跟踪误差的预定性能;最后,通过对永磁同步电机控制系统进行仿真验证所设计控制策略的有效性。     

电液伺服系统的小波自适应鲁棒反演控制

针对电液伺服系统,提出了一种小波自适应鲁棒反演控制方法.用两个小波神经网络来逼近电液伺服系统中的模型未知部分、参数不确定项和虚拟控制的导数,所有小波神经网络的参数均实现在线调节.控制律和自适应律的设计保证了闭环系统一致且最终有界,从而达到对非线性电液伺服系统稳定跟踪控制的目的.鲁棒补偿器的设计进一步改进了电液伺服系统的跟踪性能.仿真结果表明,该方法能较好地满足控制精度的要求,同时系统具有较强的适应性和鲁棒性.     

非线性混沌系统的鲁棒自适应控制

研完了不确定非线性Chua's混沌系统的跟踪控制问题.通过坐标变换将Chua's系统转换为严格反馈控制系统的一种通用形式,然后利用Backstepping方法和鲁棒控制技术,设计了参数自适应控制律,对存在的不确定性和未知干扰的非线性系统实现了输出跟踪.基于Lyapunov稳定性理论所设计的控制器不仅使系统输出跟踪给定的期望输出,而且使得系统对于所允许的不确定系统状态全局一致有界.仿真结果表明了所设计方法的有效性.     

人工蜂群算法在飞机舵机电液伺服系统的应用

针对飞机舵机电液伺服系统运行过程中存在的多余力干扰问题,提出结合改进人工蜂群算法和比例-积分-微分(proportion integration differentiation,简称PID )控制器的复合控制方法。该方法在建立系统数学模型的基础上,利用云模型和变邻域搜索对传统人工蜂群算法的选择策略和选择方式进行改进,增强算法开采能力,获得最优食物源,提高系统的加载精度和响应速度。再由PID控制器根据所得最优食物源进行控制参数在线自适应调整,提高系统的稳定性和抗干扰性。仿真结果表明：该方法能够达到飞机舵机电液伺服系统控制性能指标要求,且相较于采用传统人工蜂群算法,具有更良好的跟踪能力和多余力抑制效果,验证了该方法的可行性和有效性。     

弹载电动舵机幂次滑模反演控制

针对高频响弹载电动舵机系统存在的齿隙非线性、参数时变、未知扰动等问题,提出一种幂次型快速Terminal滑模反演控制策略.设计连续可微函数逼近齿隙非线性环节的死区模型,建立拟合系统的状态空间模型并划分为3个子系统进行控制设计.采用反演控制思想设计快速幂次Terminal滑模控制器,内环采用直接转矩控制控制策略,提高响应速度.应用Lyapunov方法证明闭环系统跟踪误差的有限时间收敛特性,实现了对齿隙非线性的精确补偿.实验结果验证了所提出控制策略的有效性,与反演控制和PID控制策略相比,弹载电动舵机的控制精度、收敛速度及鲁棒性有显著提高.      

位置扰动型电液力控制系统多余力的抑制

在位置扰动下,电液力控制系统中液压缸被动运动引起强迫流量,导致多余力的产生。为了减少多余力对系统跟踪性能的影响,首先建立位置扰动下的电液力控制系统数学模型,分解出多余力表达式,在此基础上提出采用一个与系统中电液伺服阀主阀芯运动方向相反的补偿用电液伺服阀来消除多余力的方案,然后以一个典型的液压系统为例,借助Simulink软件进行数值仿真分析。结果表明,补偿阀能够及时、有效地排出强迫流量并大幅减少多余力,位置扰动下多余力减少量最多达93.5%,输出力跟踪幅值误差不大于2%,稳态误差不大于1.8%。     

液压挖掘机工作装置模型及控制的试验研究

对某型液压挖掘机的工作装置进行3自由度的动力学分析，利用拉格朗日方法建立其动力学方程；并在该动力学方程的基础上给出挖掘机铲斗轨迹控制方法；介绍控制系统的软件、硬件、反馈检测装置、轨迹控制器以及为了对挖掘机进行计算机控制所进行的相关改造；给出PID控制的框图、铲斗轨迹跟踪控制表达式；对其铲斗轨迹跟踪控制进行三自由度的测试试验；由于试验挖掘机所采用的控制阀为电液比例阀，有较大的死区，为了保证控制精度，给出了死区补偿的试验方法以及PID参数设置方法和数值。研究结果表明：在所给定的PID参数下，铲斗跟踪的设定水平直线长度为2．500m，对铲斗水平跟踪速度为136mm／s，其精度可以控制在110mm之内，非直线度最大为4．2％。     

基于扩展观测器的电液负载模拟器自适应鲁棒控制

针对电液负载模拟器中传感器测量噪声干扰和未知的外部扰动引起的跟踪精度不高的问题,提出了一种基于扩展观测器的自适应鲁棒控制器。利用扩展观测器估计系统中未知的模型不确定性并进行补偿,同时,在观测器和控制器的自适应模型补偿器设计中,将实际状态值替换为相应的期望信号值,以减少测量噪声的干扰,控制器和扩展观测器中的系统参数均通过参数自适应得到。利用Lyapunov理论进行了闭环系统的稳定性分析。仿真结果表明,在不存在外部扰动的情况下,所提出的控制器能够达到更高的跟踪精度,而在存在外部扰动的情况下,所提出的控制器不仅保持了良好的跟踪性能,同时具有较强的鲁棒性。     

机械臂位置跟踪自适应反演滑模控制律设计

针对机械臂位置跟踪控制问题,设计了一种新型自适应反演滑模控制律。该方法利用机械臂各关节的位置和速度误差建立了滑模面函数,并根据反演原理设计了反演滑模控制律。然后,通过设计合适的自适应律对外部扰动进行在线补偿,降低了系统对外部扰动的敏感性,有效地抑制了系统的抖振。最后利用Lyapunov定理证明了系统的稳定性。仿真结果说明该控制律具有较好的控制性能。     

基于反步自适应控制的运动系统死区补偿

针对机械运动系统中,死区非线性的存在严重影响系统性能的问题,以存在不确定参数的系统为研究对象,应用反步积分自适应的方法,设计基于状态反馈的自适应控制器。采用 Lyapunov 理论证明该控制器能够保证跟踪误差的有界以及闭环系统中所有信号的有界。应用 Matlab 软件进行仿真,结果表明了该方法的有效性。