永磁同步直线电机混沌杂草自抗扰控制研究

针对永磁同步直线电机没有中间传动环节, 任何不确定性扰动都会直接影响控制系统性能的问题, 设计 了一种改进杂草算法优化的 PMLSM(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor)二阶自抗扰控制器。 通过采用 混沌反向学习初始化方法和柯西分布的空间分布方式改进杂草算法优化自抗扰控制器参数, 经过优化的自抗 扰控制器的控制其性能有明显提高。 仿真结果表明, 该自抗扰控制器响应速度快, 稳态误差减小 2% 且无超 调, 对负载扰动具有良好的鲁棒性。     

基于ADRC参数优化的拖曳式水下航行器定深控制分析

拖曳式水下航行器(Towed Underwater Vehicle,TUV)深度控制存在两个主要问题:一是系统非线性很强,建模分析困难,二是由于受到牵引力和外界环境的干扰,深度难以实现精准控制.对于问题一,提出在一定假设条件下,先建立系统运动的非线性精确模型,然后进行适当的简化、求解的方案来解决.对于问题二,采用基于遗传算法优化的自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)替代PID控制器,并利用遗传算法优化其参数选择,通过控制航行器翼角以提高航行器深度的控制精度;最后,对系统在变速、定深等不同工况下进行仿真模拟实验.实验结果表明,拖缆模型简化求解以及控制策略均有效可行.改进后的自抗扰控制器与PID控制器相比,控制精度更高,并且操作频率较低,提高了系统的控制品质.     

超空泡航行体最优控制建模与仿真

基于空泡独立膨胀原理分析了超空泡航行体在小机动条件下空泡轴线的偏移,详细计算了航行体各部分流体动力,建立了超空泡航行体纵向运动非线性动力学模型.针对该模型存在严重的动态耦合与操纵耦合,利用精确线性化方法进行了解耦处理,进而设计了最优控制器,实现了对航行深度的渐进跟踪控制.仿真结果表明:该控制系统能够有效地跟踪深度信号,具有良好的控制品质;航行体能稳定在空泡内而不与空泡壁面接触.      

遗传自抗扰在收卷张力控制系统中的应用

针对分切机收卷过程中存在的非线性、时变性、干扰性等问题,结合遗传算法(genetic algorithm,GA)和自抗扰控制器(auto disturbance rejection control,ADRC),建立一个稳定的收卷张力控制器.通过遗传算法全局寻优的特点,在线调整自抗扰控制器的重要参数,实现张力系统的自适应调节.在MATLAB/Simulink工具中建立基于遗传自抗扰控制器和常规PID(proportion integration differentiation)控制器的仿真模型,仿真及实验结果表明:该控制器相较于PID控制,抗干扰性强、鲁棒性高,维持了张力的稳定,有效提高了收卷质量.     

基于自适应滑模的超空泡航行体控制

给出了超空泡航行体的纵向运动模型,利用前馈控制将航行体模型化为线性模型.考虑航行体质量的变化和水动力系数等不确定性因素,以及超空泡形变带来的干扰问题,利用滑模控制理论设计鲁棒控制器.由于系统的不确性上界不易获得,因此采用范数自适应律估计扰动的上界.最后利用李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性.仿真研究验证了所设计的控制器具有良好的深度调节性能及较强的鲁棒性.     

基于时滞特性的超空泡航行体预测控制

针对航行体在运动条件下存在的时滞问题,提出了一种状态空间预测控制方法.首先,考虑航行体动力学模型的时滞特性,将模型中非线性滑行力分解为时滞与非时滞两部分,通过相应变换推导出航行体的线性变参数(LPV)时滞模型.然后,针对航行体的参数摄动,利用多胞形理论得到LPV系统的等价模型,减小在线实时计算量.最后,将实时可测参数信息与预测模型相结合设计状态空间模型预测控制器,研究系统的动态性能.仿真结果表明,该控制器对具有时滞特性的超空泡航行体有良好的控制效果及抗扰动能力.     

基于改进粒子群算法优化的自抗扰控制器（ADRC）及其应用

针对自抗扰控制器参数多,不利于整定的问题,提出了一种基于改进的粒子群算法（PSO）的自抗扰控制器参数整定方法。该方法引入了PSO中各个粒子的惯性权值的自适应调整机制,以此来维持粒子的多样性和加速粒子群算法的收敛性。利用改进粒子群算法优化的二阶自抗扰控制器控制主气温控制系统,仿真结果验证了算法的可行性和有效性。     

基于交叉熵算法的自抗扰控制器参数整定方法

为解决自抗扰控制器参数难以整定的问题,提出基于交叉熵算法的自抗扰控制器参数优化设计方法。通过适应交叉熵算法选择适应度函数,对其中的五个重要参数β01、β02、β03、β1、β2进行了优化分析。仿真结果表明：交叉熵算法比免疫遗传算法的自抗扰控制器超调量更小,响应时间更快。     

一种线性自抗扰控制器参数自整定方法

针对线性自抗扰控制器参数难于整定的问题,提出了一种基于动态响应过程时序数据挖掘的参数自整定算法. 算法以线性自抗扰控制器中线性误差反馈律的两个增益信号回路的动态响应为参数调整对象,通过改进变收缩系数的随机搜索算法进行参数整定,记录动态响应过程数据,基于关联关系挖掘得到控制参数调整策略应用于线性自抗扰控制器的参数自整定. 为验证本文提出的参数自整定方法的实际效果,以液压自动位置控制系统为控制对象,分别采用阶跃响应仿真和Monte Carlo实验进行对比研究. 结果表明,基于数据挖掘参数自整定的线性自抗扰控制器动态响应较好,鲁棒性较强,改进了变收缩系数随机搜索算法调整时间较长以及传统线性自抗扰控制器超调较大的缺点,是一种具有实用性的线性自抗扰控制器参数自整定方法.     

无人直升机自抗扰自适应轨迹跟踪混合控制

为满足无人直升机高精度轨迹跟踪的控制需求,并降低直升机动力学模型误差对飞行控制器飞行控制效果产生的影响,提出自抗扰自适应直升机混合控制.该控制器的内环控制采用模型跟随自适应控制,通过使用动量反向传播算法(MOBP)对该内环控制参数进行实时优化.通过使用自抗扰控制(ADRC)对直升机的水平速度进行控制.仿真结果表明,该混合控制器能够实现直升机对预定轨迹的跟踪.相对PID和级联ADRC控制,该控制器具有更好的抗扰性和鲁棒性.通过在200 kg级的专业植保无人直升机XV-2上搭载所提出的控制器,使其自主飞行轨迹跟踪控制的均方根误差在0.6 m以内.     

改进人工蜂群算法的四旋翼自抗扰控制参数优化

针对四旋翼自抗扰控制(ADRC)参数整定困难,给工程应用带来较大限制的问题,提出一种改进人工蜂群算法的四旋翼ADRC控制器参数优化方法。该算法采用自适应的探索策略,根据选择概率,从五种不同的搜索规则中进行选择,提高种群的多样性和寻优能力。将ADRC控制器中的参数作为蜂群中的种群应用到四旋翼无人机仿真模型中进行迭代寻优,并把风干扰模型作为环境噪声引入系统,测试算法性能。仿真结果表明,改进后的人工蜂群算法得到的控制器参数响应速度更快,稳态误差更小,抗干扰能力更强。     

不同轴距车辆路径跟踪研究

针对不同轴距车辆路径跟踪鲁棒性,提出了基于滑模自抗扰控制的平行泊车路径跟踪算法.该算法利用线性滑模控制设计自抗扰控制律中的误差反馈环节,改善了自抗扰控制器的结构,能适用于不同轴距车辆.线性自抗扰控制器能够观测和补偿由于不同车辆轴距引起的不确定性和车辆受到的外界干扰.在假定低车速和小侧偏角情况下,控制器的设计考虑非线性运动学模型及运动学约束.仿真结果表明,基于滑模自抗扰控制的路径跟踪控制算法能够将不确定性部分观测出来并且补偿掉,保证了不同轴距车辆很好地跟踪规划的理想泊车轨迹.     

基于广义反向学习的改进鲨鱼算法自抗扰参数整定

针对非线性自抗扰控制器参数难以整定、很大程度影响控制精度的问题,提出一种改进鲨鱼优化算法的在线整定方式。首先,针对传统鲨鱼算法易早熟收敛陷入局部最优,且算法全局搜索精度低的问题,通过广义反向学习对鲨鱼种群进行初始化,并在鲨鱼位置更新过程中加入非线性控制因子,平衡算法的全局探索能力和局部开发能力,最后在迭代过程中加入Levy变异机制,提高算法跳出局部最优的能力。其次,将改进后的鲨鱼优化算法对自抗扰控制器参数在线整定,并将优化后的自抗扰控制器用于工程实例中,进行仿真实验。实验结果表明,整定后的自抗扰控制器很大程度提高了控制精度和抗扰动能力。     

自抗扰控制器参数整定方法的研究

提出了自抗扰控制器算法参数整定的计算机软件仿真分析和基于参数变换的公式推导两种方法.根据自抗扰控制方程,针对算法中多个参数需要整定的问题,结合工程中控制对象实例,采用Matlab仿真软件逐一确定各参数,寻找同类对象之间的控制参数关系,利用公式得到其他对象的控制器参数.使用Matlab仿真分析法可直观地获取参数,公式推导法则简化了同类对象的参数整定,速度快.仿真实验结果表明,这两种参数整定方法可用于常见的工业控制对象的自抗扰控制器中.     

四旋翼姿态的反步滑模自抗扰控制及稳定性

为了解决四旋翼无人机姿态控制中存在的问题,设计了一种基于反步滑模自抗扰姿态控制器.首先,介绍了四旋翼无人机的动力学模型,建立了基于反步滑模自抗扰控制算法的姿态控制方案.控制方案构成主要包括扩张状态观测器及基于Lyapunov稳定性分析的反步滑模控制器.稳定性分析表明,通过合理调整参数可以保证控制系统是渐近稳定的.仿真结果表明,所设计的控制器同经典自抗扰控制器相比,对扰动有较强的抑制能力,提高了自适应性和鲁棒性,表明该控制系统具有更好的稳定性和动态性能,对四旋翼姿态控制更加有效.     

基于改进遗传算法的数字PID参数整定

提出了一种改进遗传算法整定数字PID参数,对所得的参数在Matlab下进行了仿真,并以89C51单片机为控制器对二阶被控对象进行了实验。仿真与实验结果表明,该方法比简单遗传算法收敛速度更快,收敛过程更平稳;所得参数对被控对象阶跃响应控制效果优良,使被控对象的输出能快速、稳定、准确地跟随输入信号。     

改进无差拍的永磁同步电机自抗扰控制策略

传统永磁同步电机（PMSM）矢量控制系统受到外界干扰时,容易引起转速、电流剧烈波动。基于这些问题,提出了基于改进无差拍电流预测控制（DPCC）的永磁同步电机自抗扰控制（ADRC）策略。首先,设计自抗扰控制器用于转速环,代替传统的PI控制器,自抗扰会根据扰动强弱自我调节;其次,将改进的无差拍电流预测控制用于电流环,提高了整个系统的控制精度;最后,在Matlab/simulink进行仿真,将速度环ADRC+电流环改进的DPCC,分别与传统PMSM矢量控制系统及速度环PI+电流环改进的DPCC进行对比,结果表明：与传统PMSM矢量控制系统及速度环PI+电流环改进的DPCC控制系统相比,速度环ADRC+电流环改进的DPCC控制系统的超调量更小,抗干扰能力更强。     

水轮发电机组调速系统的自抗扰控制

为提高水轮机调速系统的控制品质 ,根据自抗扰控制 (ADRC)原理 ,针对考虑弹性水击效应的水轮发电机组水门调节的非线性模型 ,对 ADRC的设计进行了改进。基于三相短路故障、负荷扰动和参数变化的数字仿真实验显示 ,改进的 ADRC与微分几何方法的控制性能相当。结果表明扩张状态观测器的扰动观测和补偿作用使得 ADRC对模型的不确定因素和各种扰动具有更强的适应性和鲁棒性