基于电惯量的汽车惯性式制动试验系统的设计

传统的汽车惯性式制动试验系统采用机械惯量盘模拟汽车运动惯量,这种系统体积大、惯量调整困难、自动化程度不高,针对这些问题,提出了基于电惯量的汽车惯性式制动试验系统的设计思想.该设计通过对机械惯量数学模型的分析,提出了用控制算法控制电动机,使它的输出惯量能模拟机械式惯量盘的惯量,即用"电惯量"代替"机械惯量".文中用MATLAB软件对系统性能进行了仿真研究并作了可行性的分析,研究结果表明设计是可行的.     

基于MRAS-IMC的交流伺服系统速度环控制

根据系统速度环控制模型,研究一种交流伺服系统电流前馈补偿控制策略,考虑外部负载突变对系统影响,以提高系统稳定性和抗扰性为目标,分析得出内模观测控制算法.同时该方法结合变系数模型参考自适应,进行系统惯量在线观测,实现快速平稳的扰动观测与电流前馈补偿,使系统具有良好动态响应性能与鲁棒性.仿真及分析表明：文中所提方法可有效提升系统速度环控制性能.     

航天器低重力模拟试验平台三维随动系统

为验证航天器处于低重力环境条件下在目标天体表面着陆起飞的适应能力，三维随动系统采用大范围随动和快速精确跟踪两级联动驱动技术构建了低重力环境，在地面进行航天器的着陆起飞试验。该试验方法克服了试验空间要求大、控制精度要求高等技术指标难点，解决了三维随动系统多自由度联动，大惯量机电设备高速、高精度协同控制等多项关键技术难题。通过并联索系统驱动技术控制快速随动平台运动，完成对航天器试验过程中的大范围随动跟踪；通过快速随动平台装置对航天器施加高精度的吊绳拉力控制，并在水平方向上跟随航天器运动，同时保持吊绳绝对倾角要求；通过提高快速随动平台的水平刚度，从而克服两级联动设备耦合晃动对航天器试验的不利影响。系统成功应用于中国探月工程中嫦娥三号、嫦娥五号和火星探测任务中天问一号航天器在低重力条件下悬停、避障、缓速下降和着陆，以及起飞等一系列地面真实工况验证试验，为航天器的综合性能参数验证与优化提供了关键技术手段。     

面向IC封装的两自由度精密气浮定位平台设计

为提高引线键合机定位机构的运动速度和定位精度，提出了一种基于气浮导轨支撑的两自由度高速精密定位平台．该平台采用了新型的气浮解耦机构，使音圈电机置于固定支座上，有效地减小了定位平台的运动惯量．阐述了该气浮平台的解耦原理，探讨了节流孔直径和轴径间隙对平台承栽能力和静态刚度的影响规律，同时得到一组优化参数．在此基础上对平台的运动稳定性进行深入分析，该平台在给定的初始条件下可快速趋于稳定，所得结论为该类气浮定位平台的设计提供了一定的理论基础．     

等价输入干扰法在液压系统中的应用

针对液压系统的高精度控制问题,提高整个系统的自动化程度和提高压力控制的准确性,引入等价输入干扰的设计思想设计控制器,该控制器通过一个等价输入信号,并直接将其与控制输入进行叠加,保证有效抑制干扰信号对系统输出影响,实现对给定位置指令的高精度定位跟踪。在基于等价输入干扰补偿的控制系统中,运用分离定理将控制系统分成状态反馈子系统和由状态测器与低通滤波器构成的子系统两部分进行单独设计,通过仿真表明该方法对液压系统可以有效抑制干扰,准确对液压实现精确控制。     

一种完全数据驱动的高精度机载L-SAR成像处理方法

雷达机载平台运动误差严重影响成像质量．为了在缺乏高精度运动补偿系统下,实现完全数据驱动的L波段合成孔径雷达（L—SAR）高精度数字重聚焦成像,进行了基于相位梯度自动聚焦的高分辨率机载L-SAR成像处理方法试验．整个方法可分为以下步骤：SAR复图像生成;最强点目标的中心循环移位;加窗;方位向的快速傅里叶变换;相位误差估计;相位矫正;傅里叶逆变换返回复图像域．机载L-SAR信号数据成像处理试验表明：该重聚焦成像方法无须机载平台运动补偿系统提供飞机的运动信息,能够有效地估计和补偿相位误差．相位误差补偿后,信噪比显著改善,可获得方位向分辨率明显提高的机载L—SAR图像,是一种可以满足仅靠数据驱动实现高精度机载L—SAR成像处理的有效方法．     

磁流变半主动悬架控制算法验证平台

为实现对磁流变半主动悬架控制算法快速有效的验证,基于快速原型控制器,设计搭建了控制算法验证平台。1/4车辆悬架系统模型考虑了主销倾角及下摆臂空间角度;悬架安装了加速度及车身高度传感器;使用LMS Test Lab试验测试系统采集分析悬架系统振动状态;快速原型控制器作为开发调试控制算法的载体;通过平台验证试验,介绍了基于此平台开发调试算法的过程,验证了此平台控制过程监控、调试控制算法、量化分析控制效果的功能,表明此平台满足设计目标,可以方便、快捷及有效地开发、调试及验证半主动控制算法。     

基于分组的D2D通信功率控制算法

为解决现有蜂窝网络中设备对设备（Device to Device,D2D）通信的功率控制算法中路径损耗补偿系数固定导致基站与D2D用户之间产生同频干扰的问题,文章提出了一种基于分组的功率控制算法。所提算法在传统闭环功率控制算法的基础上,利用D2D用户到基站的距离和D2D用户到蜂窝用户的距离,计算出路径损耗补偿系数增补量,并设定3组干扰区域对路径损耗补偿系数的增补量大小进行区分,最后采用联合闭环功率对系统进行干扰抑制。通过仿真实验可得知,该算法比使用传统闭环功率控制算法的系统的信干噪比（Signal to Interference Plus Noise Ratio,SINR）和吞吐量得到了提高,可以显著提高蜂窝网络中D2D通信的功率控制性能,达到干扰抑制的作用。     

滑模变结构控制在惯性平台稳定回路中的应用

为了与新型高精度惯性平台相匹配,解决传统PID控制的稳定回路抗干扰性能不高的问题,设计了滑模变结构控制器.滑模变结构控制器的主要特点是:当系统状态穿越状态空间的不同区域时,反馈控制器的结构按照一定的规律发生变化,使得控制器对系统的内在参数变化和外在扰动等因素具有较强的鲁棒性,从而保证系统能够达到期望的性能指标要求.MATLAB仿真结果表明,滑模变结构控制器在很多指标上均优于传统PID控制器,特别表现在超调量,动态性能以及对干扰的抑制能力方面,是平台系统的理想控制器.     

采用摩擦补偿的弹药传输机械臂自适应终端滑模控制

为处理某自行火炮弹药传输机械臂系统在负载变化和非线性摩擦干扰情况下的快速定位控制问题,构造了一种结合自适应思想的新型非奇异快速终端滑模控制策略.建立了负载变化及非线性摩擦干扰情况下的弹药传输机械臂动力学方程.为避免控制器产生奇异问题和改进控制器到达滑模面的速度,采用一种新型非奇异快速终端滑模控制策略,设计了弹药传输机械臂的控制律.针对系统不确定上界难以确定的问题,采用自适应律估计系统的不确定上界,并利用Lyapunov准则证明了系统状态的有限时间收敛.为实现系统非线性摩擦补偿控制,使用遗传算法对建立的Stribeck模型进行参数辨识.不同负载工况下弹药传输机械臂实验结果表明:文中设计的控制器实现了负载变化和非线性摩擦情况下弹药传输机械臂的快速准确定位,具有良好的鲁棒性,控制策略合理有效.     

智能船舶路径跟踪自抗扰模型预测控制

针对智能船舶在航行过程中为抵抗多源时变环境干扰与模型不确定性的影响,常引起控制力发生突变,致使执行装置难以响应、船舶无法准确跟踪期望路径的问题,提出了一种自抗扰模型预测控制算法．该方法基于自抗扰控制思想,设计修改型扩张状态观测器(MESO)对系统的状态和总未知扰动进行估计,并基于估计值设计鲁棒补偿的模型预测控制算法(RC-MPC)．本文方法基于MESO,将复杂的船舶路径跟踪系统转化为含有干扰的线性仿射系统;同时,为避免鲁棒模型预测控制导致结果保守,设计了观测误差鲁棒补偿算法,提高了控制器的干扰抑制能力,增强了系统对模型失配的鲁棒性．结果证明了该自抗扰模型预测控制级联系统具有全局一致渐近稳定性,仿真实验验证了算法的有效性．     

某型航空发动机FADEC系统设计与仿真

随着飞机对发动机的性能要求越来越高,功能要求越来越多、越来越复杂,使得发动机的控制规律越来越精细,控制作用参数不断增加,导致航空发动机的相关控制系统越来越复杂.传统的机械液压式控制器无法满足当前的多参数、高精度控制的技术要求.为了获得一种具有高速运算、高精度、高可靠性并且能够实现现代控制理论中各种复杂而先进的控制算法的控制器,根据某型核心机的研究任务以及技术要求和设计思想,提出了该型核心机(航空发动机的)FADEC系统的总体设计方案,并在MATLAB下的Simulink建立了相关装置的数学模型并进行了数字仿真.仿真结果表明,所设计的FADEC系统能够提高该型发动机核心机的主要控制变量的控制精度,实现容错控制、状态监视和发动机超温、超转、喘振等各种功能保护,能够满足该核心机的控制要求,具有一定的实际应用价值.     

基于浮动定子的超高加速度宏微运动平台设计及隔振分析

突破宏微运动平台加速度限制对于微电子制造业的快速发展具有重要意义。为突破加速度限制,基于"宏+微+宏"驱动模式,提出了一种超高加速宏微运动平台。由超高加速度引起的振动通过浮动定子隔离,以保障超高加速度宏微运动平台超精密定位并获得平台的优越性能。通过搭建基于浮动定子的超高加速度宏微运动平台理论模型,进行理论分析以探究其振动隔离特性。进一步,利用ANSYS软件对宏微运动平台的有限元模型,进行相关瞬态动态仿真分析,对振动隔离进行验证。最后,搭建振动实验平台,在超高加速度下,基于浮动定子的宏微运动平台在频域和时域中振动隔离被验证。研究结果为微电子制造设备升级和制造业的快速发展提供了理论和技术依据。     

一种6URHS头颈部外骨骼系统动力学影响因素的分析

头颈部外骨骼系统是一种为虚拟现实交互设备—头盔显示器提供主动控制的系统。而该系统执行机构—6URHS平台的动力学特性是否能满足头部运动的要求,将会直接影响到整个系统的使用效果。针对执行机构结构的特殊性,建立了动力学模型,分析了影响外骨骼系统动力学特性的主要影响因素,设计了动平台质量等6因素3水平共18组正交试验,利用极差分析法对影响因素进行了定量比较分析。结果表明外筒惯量对6URHS并联平台的动力学特性影响最为明显,而外筒质量与外筒惯量的极差和比小于1/8,其对6URHS并联平台的影响最弱。     

二维高精度磁悬浮定位平台的研究

为了解决传统精密机械支承平台由于传动副的间隙、摩擦以及传动杆件弹性变形等引起的运动与定位误差问题,研制了具有“近零摩擦”运动副的高精度磁悬浮二维定位平台样机．该定位平台采用两层结构,最大行程500mm,每层平台均采用结构相同的6对电磁铁,并以四角磁悬浮支承和侧向平动控制的方式置于导轨之上来实现平台的磁悬浮运动．通过设计磁悬浮平台的受力结构,获得了对平台垂直、水平方向的解耦控制方案．根据电磁轴承系统的数学模型分析,设计并开发了二维电磁悬浮平台和控制系统,使用dSPACE数字控制平台和模拟控制手段,实现了电磁悬浮平台在比例、积分和微分（PID）控制下的5自由度静态稳定悬浮．试验结果表明,悬浮精度达到了10μm,因而有希望成为新一代半导体制造中的高精度定位平台．     

基于扩展状态观测器的变结构控制及其应用

针对伺服系统中存在较强的外部干扰、非线性环节与大惯量特性,并为了满足快速、稳定、高精度的控制要求,利用自抗扰控制技术中扩展状态观测器补偿系统的不确定因素及高阶变量,将系统简化为积分串联型.基于简化后的模型用幂次趋近律设计控制律,得到了基于扩展状态观测器的变结构控制器.扩展状态观测器为系统未建模动态提供高频通路,在一定程度上消除了抖振.将此控制器应用于典型的伺服系统--火炮控制系统中,实验结果表明,相对于经典变结构控制器以及工程化PID控制器,此控制器的控制效果更好.     

基于μ-合成的直流电机鲁棒控制器研究

针对电机负载参数变化引起的模型不确定性,该文基于μ-合成控制理论,尝试设计具有较强鲁棒性的直流电机速度控制系统。首先依据干扰抑制原理,通过引入虚拟不确定块等将系统鲁棒性能问题转化为鲁棒稳定性问题,然后通过求解合适的权重矩阵使控制系统的性能满足设计要求;最后分别运用复数及混合μ-合成控制算法求得两种鲁棒控制器,并运用Hankel奇异值及动态性能空间方法予以简化。鲁棒性能分析及扰动抑制结果表明:所设计的两种控制器对电机负载的摄动均具有较强的鲁棒性,且对于标称值仅为实数的不确定闭环系统,采用D-G-K迭代混合μ-合成控制算法设计的鲁棒控制器对扰动具有明显更强的抑制效果。     

用于机器人末端残余振动控制的控制误差优化输入整形器

针对工业机器人关节柔性引起的末端执行器残余振动问题,提出一种基于控制误差优化输入整形器的振动控制算法。该算法结合零振动二阶微分输入整形器(ZVDD)方程和系统响应时滞时间方程,构建了关于整形器脉冲幅值参数的线性约束方程组;以整形后末端运动过程控制误差和定位误差为优化目标,建立了控制误差代价函数;利用拉格朗日乘子法解出脉冲幅值参数的表达式并进行迭代运算求得最优解;采用预测路径规划来补偿系统时滞时间。实验结果表明:所设计的控制误差优化输入整形器能将机器人J5轴末端残余振动加速度减少至整形前的11.7%,与ZVDD输入整形器相比能减少系统响应时滞时间约88%和最大过程控制误差约60.3%,与CEM输入整形器相比能减少定位误差约53.7%。该算法可以在有效抑制残余振动的基础上,减小传统输入整形器引起的系统响应时滞时间、末端运动过程控制误差和定位误差,对提高工业机器人的定位速度和精度具有一定的参考意义。     

具有线性位置解的3-CRU并联机器人轨迹跟踪

针对现有单一的线性伺服控制时机器人运动平台的跟踪轨迹精度较差的问题,基于前馈力矩补偿和滑模变结构控制相结合的控制策略,对具有线性位置解的3-CRU并联机器人的轨迹跟踪进行了相关研究．采用拉格朗日方程建立了该机器人的包含建模误差和外部干扰的动力学模型并辨识了机器人的动力学参数,设计了在线性伺服控制基础上前馈力矩补偿与滑模变结构控制相结合的控制策略．通过实验对比,证明采用上述控制策略不仅提高了机器人动平台的轨迹跟踪精度,而且增强了机器人系统的鲁棒性．同时,线性的位置正解方程这一特性使得机器人驱动滑块的位置误差传递到运动平台上不会呈指数型累积增长,从结构上保证了机器人运动平台的轨迹精度．     

非零开口的阀控非对称缸系统不变性补偿控制

针对比例控非对称缸正反方向运动响应不一致的问题,建立了非零开口的阀控非对称缸系统的线性负载流量模型,根据数学模型分析了系统的负载流量特性,定义了非对称系统的基本状态,并将其设为非对称系统的不变结构.提出了融合负载、结构、非对称叠合量等影响因素的不变性补偿控制方法,将系统的任意非对称状态通过不变性补偿控制等价于基本状态,使得非对称系统得到对称的负载流量特性.实验结果表明:通过不变性补偿控制,比例阀控非对称缸系统在阀线性区域,非对称系统负载压力不超过泵压的1/2时,负载流量与基本状态时的负载流量误差不超过11%;非对称系统在基于不变性补偿的基础上,采用统一的比例-积分-微分(PID)控制器,使得正反向运动响应能达到基本一致.