基于LMI的二自由度飞行器多变量控制

针对二自由度飞行器存在非线性特性、强耦合性以及易受外界干扰等问题,提出了基于LMI的二自由度飞行器多变量控制方法。首先,根据二自由度飞行器系统的输入和输出变量,结合空间动力学方程建立了系统的状态空间模型;其次,设计满足静态输出反馈稳定的多变量控制律;然后,通过李亚普托夫稳定性定理与极点配置法,将控制系统稳定性问题转化为优化问题,利用线性矩阵不等式(LMI)求解满足最优性能指标的多变量控制器参数;最后,通过对比仿真分析与单变量PID,表明该方法能有效提升二自由度飞行器的轨迹跟踪精度。

基于二自由度PI的微型涡喷发动机转速闭环控制

针对传统PI控制无法使微型涡喷发动机的扰动抑制性能与设定值跟踪性能同时最佳的问题,开展了微型涡喷发动机二自由度(Two-Degree-of-Freedom, 2-DOF)PI控制研究。首先基于Speedgoat实时目标机搭建了快速原型试验系统。根据发动机开环试验数据辨识得到不同稳态点下的传递函数模型,在此基础上设计了2-DOF PI控制器,并进行仿真验证。最后将控制算法部署至Speedgoat中开展实物试验。结果表明,设计的2-DOF PI控制器能够使微型涡喷发动机的扰动抑制性能与设定值跟踪性能同时最佳,并在发动机较大的工作范围内有良好的控制性能。

基于广义积分器二自由度PID控制的LCL逆变器

传统有源阻尼控制可抑制LCL逆变器谐振,但需要增加额外的电压或电流传感器。为此,提出了一种无需额外传感器的基于广义积分器的LCL并网逆变器单电流反馈二自由度PID控制(GI-2DoF-PID),GI-2DoF-PID比例积分环节实现并网电流无静差跟踪,而基于广义积分器的微分环节则增强LCL逆变器的阻尼特性。推导了控制系统的传递函数,分析了其稳定裕度与动态特性,提出跟踪和抗扰动优化的参数设计原则并选取了合适的控制参数。最后,构建了基于PLECS系统仿真模型,仿真结果表明:基于GI-2DoF-PID控制的LCL并网逆变器可以有效抑制谐振;电网电压严重畸变时,其满载并网电流畸变率仅为3%,远低于国家标准的要求;当系统从半载跳变到满载时,系统超调量低,响应速度快。

图腾柱功率因数校正器的二自由度控制分析

TPFC一般采用一自由度输出电压控制,在负载变化时输出电压动态特性较差,且启动过程存在明显超调。本文在推导TPFC双闭环控制结构基础上,引用了负载电流前馈控制和输出电压反馈补偿控制,构成两种二自由度(2DOF)控制结构。仿真分析表明,负载电流前馈型2DOF控制可以有效抑制负载变化引起的输出电压波动,但启动过程超调明显;输出电压反馈补偿型2DOF控制可以实现输出电压无超调启动,但是抑制负载变化的能力较差;综合负载电流前馈型和输出电压反馈补偿型的2DOF控制获得满意的输出电压控制效果,表现为启动过程无超调和变载过程无波动。

基于IMFAPC的二自由度柔性机械臂轨迹跟踪控制

针对二自由度柔性机械臂轨迹跟踪误差大、易产生抖振问题,提出了一种改进无模型自适应预测控制(Improve Model-Free Adaptive Predictive Control, IMFAPC)方法。首先在控制律中增加了对误差变化率的限制,并对误差变化率的差分也进行了限制。其次,设计时变参数的估计与预测机制,引入I/O数据信息预测未来时刻系统控制输入,从而有效解决二自由度柔性机械臂轨迹跟踪过程易振荡和发散问题,明显提高了对目标轨迹的跟踪精度且有效降低了柔性臂的弹性抖振。最后,经过仿真和实验验证了本文所提方法的有效性。

弹性驱动系统二自由度速度控制策略

针对二惯量弹性驱动系统,为了提高系统的稳定性,文章基于极点配置法对IP和PI速度控制系统进行参数设计,分析系统的阻尼特性。为改善系统快速性和稳定性,导入二自由度控制技术提高系统的设计自由度并增加一个前馈调节因子,分析其调节规律并给出一种设计方案。仿真分析表明,极点配置法结合二自由度控制可以保证速度控制系统快速性和稳定性的平衡,并且通过实验论证了设计的有效性。

基于负载观测器的永磁同步电机二自由度控制

针对永磁同步电机控制系统,为减小速度环采用传统PI控制时速度的超调量和提高系统的抗负载扰动性能,提出对速度环控制器采用二自由度控制的方法。为进一步提高系统的抗负载扰动性能,设计了降阶负载转矩观测器,并将估测出的转矩值转化为补偿电流引入到二自由度控制的输出端,从而补偿负载转矩变化等扰动因素的影响。仿真结果表明,对速度环采用二自由度控制方法可以有效减小速度的超调和提高系统的抗负载扰动性能,利用文中观测器可以准确地估算出负载转矩变化并实现对参考电流的有效补偿,系统的抗负载扰动性能得到了进一步增强。

基于优化神经网络的二自由度机械臂轨迹跟踪

针对二自由度机械臂的轨迹跟踪问题,本文提出基于改进微分进化优化神经网络的二自由度机械臂轨迹跟踪方法。分析其动力学方程,从周期性振动、瞬态响应和稳定运动状态3个角度探讨了二自由度机械臂的动态行为表现形式,将轨迹跟踪转化为求解二自由度机械臂非线性微分方程。采用约束处理机制改进基本微分进化算法,利用多层感知器(Multilayer Perceptron,MLP)结构的神经网络跟踪二自由度机械臂轨迹。测试结果表明,跟踪误差始终保持在0.010 m以内,最大值为0.010 m,最小值为0.003 m,与对照组相比具有明显优势。

交流伺服系统的二自由度内模控制

基于内模控制理论 ,针对交流伺服系统提出了一种二自由度PID控制方法。所设计的二自由度PID控制器 ,仅有两个可调参数 ,而且被调参数与系统的性能直接相关。理论分析和仿真实验结果表明 ,该控制器可以使系统同时具有良好的位置跟随性能、抗干扰性能和鲁棒性。

PMSM的二自由度PID控制

为了在运动控制系统中实现对传统PID控制的有效改进,提出了针对交流永磁同步电动机的二自由度PID控制算法,给出了一般和简化的二自由度控制器结构图及设计方法.该方法有效地解决了PID控制难以兼顾跟踪性能与抗扰性能的缺陷,使得系统在运行过程中,控制器输出可以保持动态最优.对于小惯性的PMSM系统进行了仿真,仿真结果表明:该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性,并具有良好的动、静态性能.

二自由度超声波电机瞬态特性测试研究

多自由度超声波电机具有集成度高、动态响应快等特点,是实现复杂巧妙动作的理想驱动源。为发展其动态控制技术,提出一种新型的基于测速模块的二自由度电机瞬态特性测试系统。首先,介绍瞬态特性测试机构的结构形式和工作原理;其次,阐明瞬态特性的速度测试方法;最后,在两组驱动输入参数下,完成瞬态特性的比对测试。实验证明,设计的系统满足二自由度电机瞬态特性的测试要求,电机的启动与关断响应时间均很短,电机的动态性能较好。

基于CoDeSys平台的二自由度并联机械手控制系统设计

二自由度的并联机械手由于其高速、高精度的特点,目前被广泛的应用在各种工业场景中。由于其平行四边形的结构特点,使其终端执行平台能够始终保持稳定。针对该机构的结构特点和控制要求,主要研究该机械手的电气控制方案、软件实现算法、基于coDeSys平台的编程实现等。

二自由度机械臂网络远程控制系统设计

文章设计了一种二自由度机械臂网络远程控制系统,该系统由当地机械臂系统和远程网络控制平台两部分构成。当地机械臂系统通过机械臂运动学模型实现对机械臂的运动控制;远程网络控制平台通过服务器端和客户端软件可以实现对机械臂的远程控制和监控。在系统开发过程中,设计了服务器端软件和客户端软件,完成了系统的功能实现和性能优化。该网络远程控制系统能够实现准确的机械臂运动控制,并具有良好的远程控制效果。

二自由度PID调节器的内模整定方法

本文针对典型的工业过程控制对象 ,提出了一种二自由度 PID调节器的设计方法 ,所设计的调节器仅有两个可调参数 ,而且被调参数与系统的性能直接相关 ,可以使系统同时具有良好的目标值跟随特性和干扰抑制特性 ,仿真研究结果表明了它的有效性。

基于改进混合遗传算法的二自由度PID控制器设计与应用

针对一般遗传算法存在的不足 ,提出一种改进的混合遗传算法 ,并将其应用于二自由度 PID控制器参数寻优设计。仿真试验表明 ,所设计的二自由度 PID控制器具有优良的鲁棒特性和抑制外界干扰特性。在仿真转台控制系统设计中获得了良好的控制效果 ,从而说明了该方法的有效性。

球面二自由度5R并联机器人的运动学分析

研究球面二自由度5R并联机器人机构模型,借助球面解析几何理论,建立了机构的约束方程;利用解析法求解了机构的位置正反解,给出数值算例,绘制了相应的位置正解装配图和位置反解装配图;利用对机构约束方程求导数法得到机构的雅可比矩阵。研究结果为该类机器人的进一步分析打下了理论基础。

一类非自衡对象的二自由度PID控制

针对一类典型的非自衡过程控制对象 ,根据内模控制理论提出一种二自由度 PID调节器的设计方法。所设计的调节器仅有两个可调参数 ,而且被调参数与系统的性能直接相关 ,可使系统同时具有良好的目标值跟随特性和干扰抑制特性。仿真结果表明了它的有效性。

二自由度压电马达的振动分析

分析了平板式二自由度压电马达的工作原理，对压电振子的振动与运动特性的关系进行了探讨。并利用有限元计算方法对振子的振动模态进行了计算，对马达工作时振子的振动模态与结构的关系有了进一步理解和认识。

一种改进的遗传算法用于二自由度PID调节器设计

提出了一种改进的遗传算法，成功地应用二自由度ＰＩＤ调节器设计，并突破了常规调节器参数的限制（０＜α，β，γ＜１）。仿真结果表明了改进算法的有效性及实用性。

HB型共永磁体二自由度平面直线电动机的研究

提出一种ＨＢ型共永磁体的新结构二自由度平面直线电机方案，可用一台电机通过合理的磁系统设计实现二自由度平面直线驱动。概述了该电机的结构及原理，对电机的磁系统进行了基本解析分析，结合实际样机进行了实验研究。