四旋翼飞行器的动力学建模及PID控制

为了解决四旋翼飞行器的飞行控制问题,对四旋翼飞行器进行了动力学建模,并在动力学建模的基础上设计了PID控制器.通过Matlab/Simulink仿真和飞行试验对所设计的PID控制器的有效性进行了验证,仿真结果表明:在所设定的PID参数下,控制器可以有效地完成四旋翼飞行器的自稳定控制.飞行试验结果表明:PID控制器可以有效地校正由于杂乱气流等扰动造成飞行角偏移.该成果对四旋翼飞行器的自稳定控制具有一定的参考价值和指导意义.     

基于主-辅控制架构的无人机鲁棒飞行控制律设计

无人机在实际飞行中易受到扰动与系统未建模动态等不确定性因素的影响.为此,文中提出了一种新的鲁棒飞行控制律设计方法.该方法以主-辅控制器为基本架构,主控制器采用鲁棒伺服线性二次型调节(LQR)法构造,以提供基本指令跟踪控制输入;以加入主控制器后的理想闭环系统为参考模型,基于鲁棒模型参考自适应算法设计辅控制器,以抑制扰动和未建模动态对飞行控制系统的影响.理论分析表明,该控制律能够保证闭环飞行控制系统在存在有界扰动与未建模动态情况下稳定且跟踪误差有界.非线性对比仿真验证了控制系统对各种形式扰动的抑制作用,说明了该控制系统的有效性与鲁棒性.     

基于滑模控制的车辆自适应巡航系统设计

针对自适应巡航系统控制鲁棒性及存在路面扰动、实时扰动等不确定性的问题,提出一种考虑安全车距的车辆自适应滑模控制方法.首先通过建立车辆纵向动力学模型,并将道路坡度作为系统扰动;基于安全车距设计自适应巡航滑模控制器,通过稳定性分析证明该控制器的稳定性;最后,通过与PID控制算法进行对比研究.结果表明:采用滑模控制器的自适应巡航控制系统具有更好的跟踪性能和抗干扰能力.     

基于扰动观测器的高超飞行器建模及控制

提出了基于扰动观测器的高超声速飞行器控制器设计方法.针对高超声速飞行器的机体/发动机一体化设计布局、弹性轻质材料的广泛使用以及处于大高度和高马赫数的飞行条件的特点,建立了考虑推进及弹性影响的模型.在典型高超声速飞行器几何结构基础上,结合高超声速气动力学和气动弹性相关理论,建立了非线性纵向模型方程;分析模型不确定性的3种来源：参数、结构以及非结构,建立了非线性不确定模型;基于理论推导,采用基于扰动观测器的控制方法设计鲁棒控制器.仿真结果表明,本方法所设计的控制器在给定的不确定性范围内具有良好的鲁棒性.     

加拿大超临界水冷堆的多变量鲁棒控制研究

为了处理加拿大超临界水冷堆的蒸汽温度、反应堆功率和主蒸汽压力之间的强耦合性,特别是蒸汽温度对反应堆功率扰动具有极高敏感性的问题,以及控制系统设计过程中所引入不确定性因素,对系统模型进行不确定性分析并得到3种不确定性量,然后在此基础上采用μ综合方法得到多变量鲁棒控制器。通过前馈系统的扰动补偿特征和对开环系统的增益调整方法分析得到系统的前馈控制部分,进一步提高系统的性能响应。通过和传统控制器的仿真对比表明:所设计的多变量鲁棒控制器能在系统不确定性条件下实现对系统的稳定控制,控制性能满足设计要求。     

具有强鲁棒性的导弹自适应滑模控制

针对导弹飞行过程中存在的参数摄动、干扰和不确定性问题,建立了俯仰平面内的姿态控制系统的数学模型,并把推力视为扰动对模型进行简化,将模型参考滑模控制和自适应控制相结合,先对参考模型进行滑模控制器设计,在此基础上对系统模型设计滑模控制器,对趋近律参数进行调整,并设计自适应律估计系统中的干扰和不确定性部分.最后将设计的控制器应用于导弹姿态控制中,并用李雅普诺夫稳定性理论分析了闭环系统的稳定性.仿真结果表明:所设计的控制器对给定的信号具有较高的跟踪精度,对不确定性和未知干扰也有较强的鲁棒性,同时也说明了把推力视为扰动的合理性.     

三相PWM整流器的模糊免疫PID控制

根据模糊参数自整定PID控制和免疫调节机理,设计了一种模糊免疫PID控制器,该控制器综合了模糊控制,免疫调节规律与PID控制技术.将其应用于基于电压定向的直接功率控制中,改善传统PID控制器时整流器的工作性能.仿真结果表明,该方法具有高功率因数、低谐波、动态性能好等优点,并对负载扰动具有良好的抑制效果.     

阀控非对称缸电液伺服系统线性自抗扰控制

阀控非对称缸是一类典型电液伺服系统,具有强非线性和不确定性。传统非线性控制方法很难有效处理包含未建模态、外部扰动以及参数变化等多源不确定扰动对控制性能的影响。针对这一问题,本文提出了一种电液伺服系统线性自抗扰控制方法,利用线性扩张状态观测器实现综合扰动的实时估计,并采用状态误差反馈控制律给予主动补偿,同时消除跟踪误差。证明了设计的线性扩张状态观测器状态观测误差的收敛性。根据工程实际中的参数进行仿真研究,其结果表明这种控制方法能有效抑制电液伺服系统中不确定性扰动,与PID控制器相比具有较强的鲁棒性,并提高了位置跟踪精度。     

Preisach逆模型补偿的压电陶瓷执行器自适应滑模控制

为了降低压电陶瓷执行器迟滞特性对纳米定位平台精度的影响,利用Preisach逆模型补偿迟滞特性,并针对逆模型未能完全补偿的迟滞特性、模型参数的不确定性以及其他扰动设计了自适应滑模控制律.仿真实验结果表明,与普通滑模控制器以及逆补偿PID控制器相比,逆补偿的自适应滑模控制器提高了定位系统的跟踪精度,对系统不确定性和外界扰动有较强的鲁棒性.     

基于粒子群优化算法的模糊神经分数阶PID电子节气门控制器设计

针对汽车电子节气门的精确跟踪控制问题, 建立了面向控制器设计的非线性模型,分析了摩擦非线性以及LH 非线性对电子节气门位置的影响.采用模糊神经分数阶PID 控制方法设计了电子节气门非线性控制器,并利用粒子群优化算法对控制器参数进行优化.最后将扰动考虑在内进行了仿真实验,仿真实验表明基于模糊神经分数阶PID的控制方法能够很好地实现电子节气门控制.     

QFT/μ控制器设计法及其在飞行器控制中的应用

针对具有大的不确定性和强非线性性的被控对象,提出了将定量反馈理论QFT与μ-综合法相结合的控制器设计算法。应用动态逆方法处理对象非线性不确定性,基于H-infinity优化方法设计初始控制器,当μ-综合对闭环权函数进行调整难以有效改进控制品质时,依据开环性能指标边界采用QFT方法对初始控制器进行调整,显示出QFT开环调整具有透明性和频段剪裁性。针对具有复杂非线性特性的F-16攻角控制问题,在空速变化50~150 m/s、气动数据变化±20%的范围内,实现对攻角的大范围精确控制。与基本QFT控制器相比,仿真结果表明所设计系统具有优良的响应特性。     

基于定量反馈理论的两轴稳定平台混合控制器设计

针对两轴稳定平台中控制对象的不确定性及其扰动问题,在建立其不确定数学模型的基础上,综合考虑了对象的不确定性范围和系统的性能指标要求,采用定量反馈理论研究了两轴稳定平台跟踪伺服控制,设计了鲁棒性强的跟踪控制器.采用Matlab进行仿真结果显示:定量反馈理论(QFT)和比例积分微分(PID)相结合的直流电机驱动控制器具有响应速度快、无超调、抗干扰能力强以及稳态误差小等优点;其动、静态性能均优于单一控制器,较好地抑制输出干扰带来的影响,使两轴稳定平台系统得到良好动态响应,便于工程实现.     

模糊自适应PID控制在桥式起重机智能防摆中的应用

针对桥式起重机模型的非线性和不确定性,在建立数学模型的基础上,完成了基于模糊自适应PID防摆控制器的设计;控制器在角度环和位置环分别采用了模糊控制器和模糊PID控制器,可对吊重摆角和小车定位进行有效地控制,提高起重机的工作效率;通过MATLAB/SIMULINK仿真证实方法的可行性,并且与常规PID控制进行比较,方法响应速度快,稳态精度高,而且对于不同的绳长和吊重质量方法具有较好的鲁棒性。     

基于模糊自适应整定PID的水下焊缝跟踪

针对水下焊接过程中焊缝跟踪控制的难点问题,设计了一种用于水下焊缝跟踪的模糊自适应整定PID(比例-积分-微分)控制器,采用模糊控制器充当调节器,在线调整PID控制器的3个参数,利用PID作为控制器,实现控制量的输出;讨论了该控制器的设计方法,并在相应模型的基础上进行了带扰动的控制模拟.仿真结果表明,该模糊自适应整定PID控制器的动态响应快、超调量小、稳态精度高、抗干扰能力强,能够满足水下焊缝跟踪的要求.     

基于模糊PID的自动驾驶仪设计

由于导弹在飞行过程中弹体参数变化剧烈,针对某型导弹,本文采用在传统控制PID控制器基础上以导弹偏航通道为例设计模糊PID控制器导弹自动驾驶仪,利用MATLAB进行仿真,对控制效果进行了详细的分析。仿真结果表明模糊PID控制器不依赖于系统模型,在响应速度、稳态精度及对干扰的抑制能力等方面均优于传统PID,所设计的自动驾驶仪具有良好的飞行品质和较高的精度,同时也具有更强的鲁樟性。     

高压共轨式电控柴油机共轨压力的控制方法

为了对柴油机高压共轨式燃油喷射系统的共轨燃油压力进行准确、实时的控制以及满足喷油量和喷油压力柔性控制的需要,在对系统建模的基础上,提出并设计了共轨燃油压力神经网络模糊PID控制方法,并与其他控制方法进行比较.仿真结果表明:采用神经网络模糊PID控制器效果好,跟踪速度快,无静差,抗扰动性强.     

抽油机电液伺服加载系统的模糊PID控制

抽油机电液伺服加载系统是一种位置扰动型的施力系统 ,存在着非线性、不确定因素及由于位置扰动引起的多余力 ,传统的控制方法不能达到理想的效果 .采用模糊控制和 PID控制相结合的方法 ,用模糊推理调整 PID控制器参数 ,可以消除非线性以及位置扰动的影响 ,提高系统的精度 .在 MATLAB中对系统进行了仿真 ,结果证明了模糊 PID控制器的优越性     

基于小波神经网络的分数阶PIλDμ控制器的设计

目前分数阶PIλDμ控制器参数整定的方法很有限,为了研究分数阶PI λDμ控制器的控制效果,在小波神经网络的基础上提出了分数阶PIDμ控制器的设计原理,然后利用MATLAB进行仿真,通过仿真结果证明了该策略的有效性,同时通过比较说明采用分数阶PIλ Dμ控制器比采用传统PID控制器能获得更好的控制效果.     

永磁同步电机位置伺服系统的RBF神经网络滑模控制策略

针对永磁同步电机(PMSM)位置伺服控制系统的负载扰动、外部不确定性干扰和模型参数摄动的特点,常规PID控制策略难以达到满意的控制效果.利用滑模控制对系统扰动和参数变化不灵敏的优点,提出一种基于神经网络和滑模控制相结合的位置伺服优化控制策略.在常规滑模控制器设计的基础上,引入RBF神经网络调节滑模控制器的切换增益,削弱...     

伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统模糊自整定PID控制

伺服电机驱动连铸结晶器按期望规律振动是一种新型的驱动方式。本文针对常规PID控制对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移非线性系统难以实现理想控制效果的问题,设计了一种连铸结晶器振动系统的模糊自整定PID控制器。仿真结果表明,与常规PID控制相比,采用模糊自整定PID控制器能够实现连铸结晶器振动位移系统对期望波形的精确跟踪,且系统对外部负载转矩扰动、减速比不确定性和偏心轴机械零位初始偏差具有较强的鲁棒性。