基于QFT的四旋翼飞行器飞行控制算法研究

首先建立了四旋翼飞行器的非线性数学模型。然后根据小扰动理论对模型进行线性化处理,将系统处理为有一定不确定性的线性对象。针对飞行器数学模型的参数有一定的不确定性,运用线性定量反馈理论（QFT）对飞行器姿态回路进行了控制器以及前置滤波器的设计,以保证系统的鲁棒性以及给定的稳定裕度指标。仿真结果表明,在参数变化±30%内,设计的QFT控制器及前置滤波器可以保证系统的鲁棒稳定性,稳定指标达到设计的要求,同时实现对姿态的精确控制。     

基于定量反馈理论的工业机器人关节控制方法

工业机器人系统由大量的关节驱动装置来实现自身运动和各种动作,机器人的关节控制是工业机器人系统控制中最基本和核心的控制过程.针对机器人关节控制的非线性、时变性和不确定性的特点,研究应用定量反馈理论(QFT)对工业机器人的关节进行控制的方法,并使得设计的控制器具备较好的抗干扰性和鲁棒性.通过分析验证可知,使用QFT设计的控制器完全能够满足设计要求,十分适合于工业机器人关节控制,且易于工程实现.     

一类时变参数的Sontag型控制器设计

采用弱控制Lyapunov函数方法,对非线性仿射系统进行了时变Sontag型控制器设计.通过聚点条件保证了此控制器的全局连续性,并利用LaSalle不变集原理证明了该控制的全局镇定性以及对一定范围的输入不确定性具有鲁棒性.此外,调节时变参数减弱了控制器性能对控制Lyapunov函数选择的依赖,并使控制器对可调整的系统控制指标具有最优性.最后通过对一开环不稳定系统的仿真研究,说明了本文控制器的有效性和实用性.     

一种规则生成和参数自调整模糊控制器及其应用研究

控制过程中,对象常具有非线性、时滞、不确定性和参数时变的特点,而普通模糊控制器因控制规则固定,影响控制效果.针对这些问题,基于模糊神经网络的方法,设计一种模糊控制器,对学习算法进行推导,实现模糊控制规则的自生成和参数自调整.经仿真实验并根据其特点,将之应用于烧结控制过程,表明该控制器有良好的控制性能.     

航空油泵电机复合电流控制

考虑电枢反应中磁饱和现象、电机各相间互感以及功率管的非线性特性等因素的影响,为提升电流环性能,提出了一种新型的永磁同步电机复合电流控制方法。该方法中控制器由相电流畸变纠正控制器和功率角补偿控制器组成。相电流畸变控制器采用P控制配合电流前馈实现,能够较好地对相电流畸变进行纠正。针对负载变化时功率角变化较大的问题,专门设计了功率角补偿控制器,可以通过稳定快速地检测内功率因数角自动进行功率角补偿。实验结果验证了该方法的有效性,表明该方法可以在高转速、大电流、高动态的情况下稳定可靠地对航空油泵电机进行控制。     

基于数据的多模型分数阶PID控制方法

针对复杂非线性系统,将多模型建模与分数阶PID控制相结合,设计了一种完全基于输入-输出数据的多模型在线建模控制方法.首先,利用输入-输出数据对非线性系统进行在线多模型建模;然后,针对所建立的多个局部模型,基于加权控制方式设计分数阶PID控制器.该方法将对系统的建模与控制器的设计包含在一个控制系统设计框架以内,对系统模型的不确定性具有更好的鲁棒性,仿真实验的结果表明了该方法的有效性.     

基于逆推-非线性阻尼算法的船舶航向控制器设计

针对带有不确定项的Norrbin非线性船舶模型,将逆推算法和非线性阻尼算法相结合,设计非线性船舶航向鲁棒控制器.所设计的控制器可克服模型的不确定性,保证最终的闭环系统所有状态一致有界.最后利用Matlab的Simulink仿真工具进行仿真研究.结果表明:算法完全有效,航向控制系统稳定时舵角的波动控制在-0.2°~0.2°,控制效果良好.     

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。     

磁悬浮系统的反推滑模控制

针对磁悬浮系统的非线性、开环不稳定性,将其模型在平衡点附近线性化,并根据得到的状态方程设计了对系统不确定性具有较强鲁棒性的反推滑模控制器,实现了对磁悬浮系统的闭环稳定控制。在Matlab Simulink仿真环境下建立系统的实时控制框图并通过RTW工具箱生成可执行代码,实现了钢球的悬浮与控制。实验结果表明,所设计的反推滑模控制器能实现钢球的稳定悬浮并具有良好的动态跟踪性能。     

自适应模糊控制器在太阳房室温控制中的应用

自适应控制对由于工况变化、干扰或环境改变引起的对象特性变化能自动辨识,并自动调整控制策略;模糊控制可对复杂及难于建立数学模型的对象或过程实施有效的控制。自适应模糊控制则为解决复杂性、非线性和不确定性系统的控制问题提供了非常有效的方法。本文介绍了自适应模糊控制器在太阳房室温控制中的应用。     

不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类具有一般不确定性的非线性系统（包括非线性不确定性、有界干扰、时变参数等）,利用递推设计方法,设计了一种新的用于输出调节的鲁棒自适应控制器．该控制器对非线性不确定性和有界干扰具有鲁棒性,并能保证闭环系统信号的全局有界性．其优点是对不确定性的知识要求较少．仿真实例表明,设计的鲁棒自适应控制器具有满意的控制效果．     

子导弹攻角控制系统鲁棒控制器设计

本文讨论了应用定量反馈理论(QFT),用Matlab下的QFT工具进行鲁棒控制器设计的过程.并以简化的无动力子导弹攻角控制系统为例,设计了一个鲁棒控制器G(S).该控制器使子导弹在跟踪目标飞行过程中,攻角对俯仰舵偏角的传递函数的频率响应满足设计期望要求,大大改善了弹体的动力学特性.     

适应型非线性控制器的设计方法

针对一类状态完全可测的单输入单输出非线性对象,采用二阶扩张状态观测器来观测补偿对象的不确定性,提出一种适应型非线性控制器的设计方法,并结合误差分析给出了参数整定规则。基于MonteCarlo方法,通过一个理想高阶对象的仿真研究,证实了该文提出的方法对于系统参数变化和外界扰动具有良好的动态特性、较强的抗干扰能力和性能鲁棒性。     

大滞后网络拥塞的智能前馈组合控制系统

在基于速率反馈的网络流量控制系统中，信元在网络中的传播时延，特别是网络流量控制中的非线性大滞后，会带来极大的网络拥塞和数据丢失。针对流量控制系统中存在的非线性大滞后和不确定性，提出了一种新的基于智能前馈控制策略的组合控制器。前馈控制部分由两个神经网络分别实现逆模型辩识与直接逆控制，可以在线调整网络权值；基本控制器由PID和Fuzzy PID实现分段控制，根据不同误差变化范围调整控制组合。仿真表明本方案能使信元发送速率快速响应网络变化，特别对于大滞后对象，控制的适应性和鲁棒性更好。     

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.     

同时改善系统稳定和电压特性的变结构励磁控制器

依据非线性变结构控制理论,提出一种新的励磁控制器的设计方法。应用该方法设计的变结构励磁控制器,在有效地改善电力系统功角稳定性的同时,还可以改善发电机端电压的动态特性。该控制器对系统工作点的变化具有鲁棒性。仿真结果表明:该种控制器与已有的PSS控制相比,在改善系统稳定性的同时,改善了发电机端电压的动态特性     

电子膨胀阀的滑模变结构控制

针对电子膨胀阀的调节对象—空调制冷系统的工况时变性及非线性等特点,利用滑模变结构控制对被控对象的模型误差、对象参数的变化及外部干扰有极佳的不敏感性等优点,将滑模变结构控制方法引入电子膨胀阀控制系统中,并进行了滑模变结构控制器的设计与仿真,在仿真时还加入了系统的不确定性.结果表明该控制方案有效,而且系统具有很好鲁棒性.     

二轴导引头视线指向回路的鲁棒性设计

以Yaw-pitch型导引头为研究对象,提出了一种具有鲁棒性的视线指向回路设计方法.根据各框架的动力学方程,建立了描述视线动态特性的微分方程,分析了干扰力矩、非线性和结构耦合等因素对框架结构运动与动力学特性的影响,对由基座角运动所致结构参数的摄动进行了定量估计,采用H∞稳定性理论设计了视线姿态的伺服控制器.仿真结果表明,所设计的回路对系统的不确定性、非线性和外界干扰力矩等因素具有较强的鲁棒性.     

基于控制规则调整的自适应模糊控制器

工业对象大多是具有非线性、大时滞、高阶次的复杂对象,常规的控制方法往往难以适应这些对象的变化.文中提出了一种自适应模糊控制器,它能在控制过程中不断调整和修改控制规则,以适应对象和环境的变化.对控制方法与常规PID控制、Smith预估控制、基本模糊控制进行了仿真比较.仿真曲线表明,自适应模糊控制器的控制性能明显好于其它3种控制方法.     

一类不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类包括非线性不确定性、有界干扰、时变参数等的具有纯参数反馈形式的不确定非线性单输入单输出系统,利用反演设计方法同自适应控制相结合的方法,设计了状态反馈鲁棒自适应控制器.该控制器能使系统达到渐进稳定,并能保证闭环系统信号的全局有界性,对非线性不确定性和有界干扰具有一定的鲁棒性,且对不确定性的知识要求不多.从仿真实例看出,所设计的鲁棒自适应控制器具有满意的控制效果,而且控制量在容许控制的范围之内.