液压柔性臂末端位置的模糊控制研究与仿真

以液压起重机向上变幅过程为例,研究了对单节液压柔性臂末端位置的模糊控制方法,利用模糊控制器语言变量控制规则能够使复杂系统解耦的特点,对慢变子系统和快变子系统分别进行了独立的控制,即用模糊PD控制方法对柔性臂转角进行了位移的轨迹跟踪控制、用模糊控制方法时柔性臂的弹性振动进行了控制,通过对转角和弹性振动的控制实现对液压柔性臂末端的位置控制.在adams和simulink联合仿真平台上对单节液压柔性臂末端位置的模糊控制问题进行了仿真研究,结果表明采用的控制方法能够实现对液压柔性臂末端较为精确的位置控制.     

模型参数不确定双臂柔性机械手的轨迹跟踪控制

基于奇异摄动方法,在将参数不确定双臂柔性机械手分解为慢变和快变两个子系统基础上,提出一种复合控制方法,以实现关节轨迹跟踪控制,抑制弹性振动.针对慢变子系统,提出一种模糊非奇异终端滑模控制方法,保证系统的全局稳定性,提高系统的跟踪速度和精度,同时消除滑模控制的抖振现象.针对快变子系统,提出一种基于观测器的LQR控制方法,估计系统不可测状态,压制柔性振动.仿真结果证明所提方法的有效性.     

空间机械臂关节运动的自适应模糊补偿控制

讨论了本体位置与姿态均不受控制情况下,漂浮基空间机械臂关节空间轨迹跟踪的控制问题。结合系统动量及动量矩守恒关系并利用拉格朗日方法,建立了漂浮基空间机械臂完全能控形式的系统动力学方程。以此为基础,针对空间机械臂末端爪手所持载荷参数未知的情况,设计了一种标称计算力矩控制器附加自适应模糊补偿控制器的复合控制方案;即通过自适应模糊补偿控制器来弥补系统未知参数对标称计算力矩控制器的影响,以确保存在未知系统参数情况下整个闭环控制系统的渐近稳定性。提到的控制方案能够有效地克服系统未知参数的影响,控制漂浮基空间机械臂的两个关节稳定地跟踪关节空间的期望轨迹;并具有不需要测量和反馈空间机械臂本体的位置、移动速度、移动加速度以及姿态角速度、姿态角加速度的显著优点,同时也不要求系统动力学方程关于系统惯性参数呈线性函数关系。通过系统数值仿真证实了方法的有效性。     

漂浮基空间机械臂基于速度滤波器的鲁棒控制

讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下,自由漂浮空间机械臂基于速度滤波器的姿态、关节协调运动鲁棒跟踪控制问题。系统动力学分析的结果表明,结合系统总质心定义得到的系统动力学方程为系统惯性参数的线性函数,而由动力学方程得到的控制方程系数也可以表示为一组适当选择的惯性参数的线性函数。以此为基础,针对末端抓取载荷未知及仅有精确姿态、关节位置反馈的情况下,利用速度滤波器生成关节空间的伪速度,设计了基于伪速度的关节轨迹鲁棒跟踪控制方案。该控制方案的显著优点为不需要测量、反馈漂浮基的位置、移动速度、移动加速度和载体姿态及各关节铰的转动速度、转动加速度。系统的数值仿真,证实了方法的有效性。     

阶段参数化智能调平控制系统的设计与仿真

针对受控对象柔性提升机构系统模型的强耦合、高度非线性的特点,采用阶段参数化方法处理调平控制过程的连续控制问题.基于拉格朗日理论建立提升系统的动力学模型;采用奇异摄动理论设计降低阶数的滑膜控制器;通过双对标变换将复杂的协调系统动力学方程分解成慢变子系统和快变于系统的阶段参数化控制系统.针对控制策略中选取参数的特点设计双时标变换滑膜控制器,实现控制系统的轨迹跟踪及对系统中弹性振动干扰的抑制.该控制系统从理论上缩短了系统调平时间,减少了系统需要测量的状态变量.仿真结果验证了所设计控制方法的有效性.     

柔性航天器自适应多层神经网络跟踪控制方法

针对柔性航天器的姿态跟踪以及振动抑制问题,提出了一种自适应多层神经网络控制方法。利用自适应多层神经网络来补偿系统的非线性项,利用光滑变结构项来补偿神经网络逼近误差及外部干扰。柔性航天器为典型的一个中心刚体加柔性附件的结构,假设模型参数未知并且具有任意的有限维。控制器只利用姿态角和角速度信息进行反馈控制,不需柔性附件振动信息。最后,实验表明该方法可以有效地完成姿态跟踪和振动抑制。     

双柔臂空间机器人运动、振动一体化抗死区控制

探讨漂浮基双柔臂空间机器人存在关节力矩输出死区与外部干扰时的姿态角度运动跟踪及柔性抑振的控制问题。引入含有刚性运动与柔性模态的混合轨迹概念,提出基于运动、振动一体化的积分滑模神经网络自适应控制方案。此方案的优点是不但通过补偿项消除了死区斜率与边界参数不确定及最优逼近误差上确界未知的影响,确保了刚性运动的鲁棒性,而且能同时主动地抑制两臂杆的柔性振动,从而提高轨迹跟踪性能。仿真算例结果表明方案能有效地实现运动、振动一体化控制。     

多连杆柔性关节机械臂的神经滑模控制

钟对多连杆柔性关节机械臂,设计了基于高斯径向基函数神经网络（GRBFNN）的滑模控制器,该控制器利用神经网络的逼近能力,将各关节的切换函数作为网络的输入,控制器完全由连续的RBF神经网络实现。利用该控制器与线性二次型跟踪器以及传统滑模控制器对三连杆柔性关节机械臂进行轨迹跟踪控制仿真。仿真结果表明：线性二次型跟踪器具有一定传输时延,滑模控制器跟踪轨迹有明显抖振,而神经滑模控制器取消了切换项,消减了抖振,具有良好的跟踪效果和稳定性。     

双臂空间机器人的自适应鲁棒性联合控制

讨论了自由漂浮双臂空间机器人系统关节轨迹跟踪的控制问题.由于载体位置与姿态均不受控制,空间机器人系统控制方程失去了关于惯性参数的线性关系,给控制系统设计带来极大的困难.借助于增广变量法--即恰当地扩展系统的控制输入与输出,成功地克服了上述难点.以此为基础,针对机械臂惯性参数不确定与末端抓手持有载荷参数未知的情况下,设计了自由漂浮双臂空间机器人系统关节轨迹跟踪的自适应鲁棒性联合控制方案.系统数值仿真,证实了上述控制方案的有效性.     

自由漂浮空间机器人载体姿态扰动最优轨迹规划

针对机械臂运动产生的航天器载体姿态扰动,提出一种基于粒子群优化算法的自由漂浮空间机器人载体姿态扰动最优轨迹规划方案。对系统角动量守恒方程进行分析,给出了载体姿态扰动最优轨迹规划的目标函数。采用高阶多项式逼近机械臂关节角轨迹,将多项式系数作为优化参数。为保证规划算法的收敛性,采用带有收缩因子的粒子群优化算法进行轨迹寻优。仿真结果表明,在完成位姿调整任务的同时,载体姿态扰动得到了有效的抑制,验证了所提方法的有效性。     

神经网络控制、无模型控制PID控制仿真比较

在同一条件下，对三种仅用受控系统I／O数据来设计控制器的方法进行了控制性能仿真比较，三个受控系统分别取自文[1]和[5]。三种不同的控制方法各有其优缺点，仿真结果表明：无模型自适应控制具有其他两种方法所不具备的优点，适合处理结构时变、参数时变、阶教时变非线性离散时间系统的控制问题。     

碟式飞行器复合控制中的控制分配策略

针对碟式飞行器复合控制中的控制分配问题,提出了两种控制分配策略:基于误差的非线性分配策略和基于能量的最优分配策略。这两种分配策略的设计和控制律设计相分离,控制律确定总的控制量,分配由单独的环节实现。仿真表明,不考虑控制量受限时,这两种设计实现了变质量矩控制和推力矢量控制的优势互补,达到了良好的控制性能;考虑控制量受限时,相对于非线性分配策略,最优分配策略避免了控制量受限的影响。     

基于DCS的控制系统仿真方法

基于DCS（Distributed Control System-集散控制系统）的控制系统仿真方法是测试控制系统的实施正确性、操作可靠性、操作等效性及DCS资源占用等性能的有效手段,通过这种方法可以缩短新型控制系统的开发周期,减少新型控制系统试投用期的风险。本文对基于DCS的控制系统仿真方法的必要性、特点进行了分析与讨论,并提出了基于DCS的仿真控制系统的架构和分类。一个应用实例验证了基于DCS的控制系统仿真方法的有效性。     

直接力控制导弹的拟人智能自动驾驶仪设计

拟人智能控制是一种基于被控对象的物理模型以及人类相应的知识模拟人类处理控制问题的思路和一般方法解决问题的控制方法。基于拟人智能控制思想提出一种针对采用直接力控制导弹的姿态控制的控制逻辑和非线性控制律的设计方法。控制逻辑决定了气动力与直接力两种控制方式的权限分配。然后,利用拟人思想设计定性控制律。利用广义归约的方法将复杂的导弹姿态控制问题分解成若干个可直接解决的本原问题,然后依据各本原问题的主次关系以及耦合关系通过分析导弹的飞行动力学模型设计出非线性控制律结构,最后利用遗传算法将控制律中的各权值优化定量得到定量控制律。所设计出的控制逻辑和控制律在导弹进行大过载机动时保证导弹的稳定性。仿真结果表明复合控制方法可以使导弹具有更高的精度。     

直升机航向鲁棒保性能控制

针对具有时变不确定性且不确定性界为椭球的线性系统提出了一种新的具有自适应机制的鲁棒保性能控制器设计方法.首先,引入一个具有可由自适应律在线调整的可调参数的目标模型,通过该参数来保证由目标模型与被控模型所获得的误差系统渐近稳定.结合保证目标模型稳定性的设计,最终形成保证闭环系统稳定且控制器增益仿射依赖于可调参数的鲁棒保性能跟踪控制器.应用于安装在试验平台上的小型直升机航向控制中,仿真试验表明了该方法的有效性.     

Multivariable PI Type Generalized Predictive Control

1.INTRODUCTIONTilegelleralizedPredictivecontrolorGPC(Clarkeetal,1987)hasgainedwidespreadac('('1)tall('cillilldllstryaswellasinacademia.Experimentalstudiesandpracticalapplicationshave(lelllollstratedtherobustnessofthecontroller.Exceptformuchaworkdealtwithsillgle-illplltsillgle-output(SISO)linearsystems,peoplealsoextendedGPCtomulti-inputllnllti-olltput(MIMO)linearsystem.Kinnaert(1989)proposedthemultivariableGPCbasedoilt,lleCARIMAmodel.Inanote,Scattolini(1992)presentedtheclosed-lo…     

Flow Control Strategy for the High Speed Network Based on Control Theory

Design of an effective congestion control scheme is a hot topic in the development of computer network. The flow control scheme can adjust the packet sending rate in source host, thus effectively avoiding the network congestion. This paper proposes a new flow control scheme based on discrete control theory. The simulation results show that this method can adjust the sending rate and queue level in buffer rapidly and effectively. The method is easy to implement and applicable to high speed networks.     

航天器控制过程中离散事件动态控制策略研究

对离散事件系统动态控制理论进行了阐述,对航天飞行器控制过程进行了分析研究,指出了航天器控制过程中包含了一系列的离散事件,具有离散事件动态控制的特性,是一种广义的离散事件系统控制.测控专家和测控人员共同完成对整个航天器测控过程的分析判断,提出相应的控制策略,实施对航天器系统的控制.在此基础上,根据广义情况下离散事件动态控制的特点,提出了一种适用于航天器控制过程的离散事件动态控制模型,指出了此模型在航天器控制过程中应用的优点,并进一步指出广义离散事件系统动态控制模型可以应用于其它相关领域.     

不确定网络化控制系统的保性能鲁棒容错控制

研究了一类含有不确定性的网络化控制系统的完整性和保性能容错控制问题.基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,采用状态反馈控制策略,针对含有不确定性的网络化控制系统当执行器发生失效故障时分别推证出了系统仍渐近稳定和能够满足一定控制指标的充分条件,进而通过将矩阵不等式转化为线性矩阵不等式得到了求取两种容错控制器的方法.最后用仿真算例验证了该方法的有效性和可行性.     

综合数字控制技术在飞机环境控制系统的应用

提出了一套新的综合数字控制硬件和软件解决方案应用于飞机环境控制系统中,以某先进战斗机环境控制系统为例先后进行了计算机仿真设计和原理性验证试验。结果表明,采用模糊控制方法的综合数字控制系统改善了原PID控制系统的性能,具有响应快、稳态精度高等特点,达到了飞机功能子系统的总体设计要求。