基于扰动观测器的主动悬架切换控制算法研究

悬架控制需要实现乘坐舒适性和操纵稳定性之间的良好折中,此外还需要考虑系统的不确定性,是一项复杂的任务。本文以兼顾悬架的动力学性能指标、算法鲁棒性与成本因素为出发点,提出了一种基于扰动观测器的次优-非奇异终端滑模切换控制算法(DOB-SNTSM)。首先,以簧载质量加速度信息为输入,通过卡尔曼滤波器设计,实现了悬架动挠度和簧载质量速度的有效估计。然后,针对悬架系统中的不确定项估计,设计了一种扰动观测器,并将扰动估计值作为前馈补偿。接下来,以滑模面函数为依据,提出了一种次优-非奇异终端滑模切换控制算法,并与扰动观测器的前馈补偿相结合,共同构成一种新的主动悬架控制策略。最后,分别进行了凸包路面和平稳随机路面下的仿真和台架试验验证,结果表明,扰动观测器的引入能显著提升悬架的乘坐舒适性指标,相比经典的天棚控制、理想状态LQR方法、不带有扰动观测器的SNTSM算法,新算法不仅很好地实现各项悬架性能指标的均衡,而且能够仅利用簧载质量加速度信息就可以达到接近理想状态LQR的控制效果,同时,控制器切换方案可以显著提升算法鲁棒性。

伺服系统状态反馈切换控制策略研究

针对伺服系统参数的不确定性问题,提出一种以速度为切换信号的切换控制策略。利用伺服电机离线数据得到非线性Bode图,根据频域特性变化区间划分系统速度区域;以速度指标作为切换条件,在模拟退火算法中引入平坦性计算,对各子系统进行参数辨识,构建伺服系统的切换模型,并解决了切换系统出现的抖振问题;最后,在给定切换条件下,设计切换模型各子系统控制器,形成基于状态观测器的反馈控制策略,保证闭环切换系统的渐近稳定性。结果表明:所提控制策略优化了系统的响应曲线,其跟踪精度提升了约4%。

考虑推力陷阱的组合动力飞行器切换控制方法研究

针对组合动力飞行器动力切换时的推力陷阱问题,提出了一种考虑推力陷阱的组合动力飞行器切换控制方法。首先,针对组合动力飞行器正常飞行控制需求,基于超螺旋滑模控制方法,设计了正常飞行控制器,从而实现飞行器受扰动情况下的有限时间稳定跟踪参考指令;其次考虑组合动力飞行器动力切换引起的推力损失带来的控制约束,设计了输入约束控制器,实现模态转换阶段跟踪误差有限时间收敛的同时减小推力需求;然后考虑正常情况及模态转换阶段控制器的结合,设计了组合发动机软切换控制方法;最后通过仿真验证了所设计的控制器能够有效规避推力损失现象,并且能够有效保障切换控制系统的稳定性及鲁棒性。

电石炉电极电流智能切换控制系统

当原料、炉况和加料过程发生未知变化时,电石炉电极控制系统的特性发生变化,导致PI控制系统难以满足电石炉的控制目标。将电石炉的动态特性与模糊自适应PI控制、规则切换控制相结合,提出了电石炉电极控制系统智能切换控制方法。设计了可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)系统软硬件平台,开发了基于所提控制方法的应用软件并研发了电石炉电极电流控制系统,成功应用于神木电化发展有限公司电石分厂。长期运行结果表明,采用所研制的电石炉电极电流控制系统,实现了生产过程的安全稳定运行,可以将电石炉电极电流控制在工艺规定的目标值范围内,提高了产品质量,降低了生产能耗,提高了企业的经济效益。

基于预测反馈的混合动力汽车制动机构模糊软切换控制技术

汽车制动机构系统的模糊控制多采用耦合模型,由于缺少对控制器参数的优化,导致控制误差较大,整体控制效果不佳。为此,提出基于预测反馈的混合动力汽车制动机构模糊软切换控制技术。根据动力汽车制动机构系统的组成结构,分别建立传统制动模型与再生制动模型,利用最小二乘法将其拟合,得到制动系统的综合动力学模型。根据汽车运行的实际工况,分析模糊软切换方式与各工况的匹配度,以获取模糊控制器的权重系数,采用预测反馈机制设计汽车行驶路径指令,并通过优化控制器输入偏差与辨识参数,设计最佳控制策略。实验结果表明,所提方法的控制误差较小,控制效果更好。

基于切换控制的双相机视觉伺服方法

针对家电产品机器视觉在线检测应用场景中基于图像的视觉伺服不能保证全局收敛和单目视觉反馈不佳的问题,提出一种基于切换控制的双相机视觉伺服方法。首先使用全局相机估计目标位姿,引导机器人运动到期望位姿附近,确保视觉伺服方法能够收敛;然后根据机器人手上相机提供的图像偏差和深度信息,以及全局相机提供的目标速度和姿态实现双相机视觉伺服控制。相对于使用单应性矩阵的位置视觉伺服和混合视觉伺服方法,该方法能够定位与跟踪无标记目标,大幅提升跟踪的精度和稳定性。实验表明,基于切换控制的双相机视觉伺服方法可将控制周期缩短至33 ms,满足传送带速度在0.17 m/s范围内的机器人可获取清晰图像,实现实时跟踪检测。

一种用于主动磁轴承不平衡补偿的切换控制法

为了改善主动磁轴承转子在质量不平衡影响下的动力学性能,本文提出了一种基于I&I控制法和自适应陷波滤波器不平衡补偿切换控制方法。首先,本文考虑了转子的质量不平衡,建立了三极磁轴承转子系统的动力学模型。然后,本文分别设计了适用于该系统的I&I参数更新律、控制律及自适应陷波滤波器,并设计了合适的切换点,实现了对磁轴承不平衡转子的切换控制。仿真结果表明,该控制方法结合了I&I控制法的高精度和自适应陷波滤波器的低铜损优势,能够在保证转子振幅不超出安全范围的同时获得较低的能量损耗。

切换LPV系统的抗攻击无扰切换控制

本文针对遭受切换冲击和网络数据注入攻击影响的切换线性变参(LPV)系统,给出保护网络信息安全传输的抗攻击机制,提出一种无扰切换控制方法.首先,设计一种新颖的基于编码/解码器的抗攻击机制,可抵御恶意注入攻击信号对系统反馈通信的干扰.基于此,建立切换LPV系统的抗攻击动态输出反馈闭环控制模型.考虑到模式之间的无扰过渡问题,给出与动态输出反馈控制设计互为补充的,满足无扰切换设计需求和H∞性能指标的控制增益可行条件.在本文提出的控制律下,进一步获取了能保证切换LPV系统指数稳定性的充分条件.最后,通过数值仿真验证所提出抗攻击无扰切换控制方法的有效性.

考虑输入受限的高超声速飞行器非奇异固定时间自适应切换控制

考虑了高超声速飞行器输入饱和、气动参数不确定性以及跟踪误差收敛速率慢等问题,设计了一种抗输入饱和非奇异固定时间自适应切换控制策略。首先将高超声速飞行器纵向动力学模型分解为速度子系统和高度子系统,然后分别设计非奇异固定时间跟踪控制器。为解决传统固定时间控制器中存在的奇异值问题,设计了一种新的可微切换函数,该函数以跟踪误差为判定量对控制律进行切换,保证了虚拟控制律的可微性以及反步设计的可行性。针对高超声速飞行器的输入饱和问题,设计了一种固定时间辅助误差补偿系统,将补偿信号的误差收敛速度由指数收敛提高到固定时间收敛。而后,利用Lyapunov定理证明了速度跟踪误差和高度跟踪误差以及逼近器的估计误差在固定时间内收敛至原点的任意小邻域内。最后,通过仿真验证了所提控制器的有效性及优越性。

中频供电自动切换控制系统设计

中频供电系统是保证工厂生产运行的动力系统。为确保中频供电的不间断输出,一旦工作变频器出现故障,就需通过切换控制系统将供电输出切换至备用变频器。主要介绍了自动切换控制系统的总体设计方案,详细阐述了系统设计过程中的2个关键点,细致分析了2个难点问题,最后介绍了系统应用情况。通过应用情况,验证了设计完成的自动切换控制系统达到了设计要求,为生产线的稳定、安全运行提供了保障。

考虑稳定性约束的智能车辆切换控制方法

强化智能车辆主动避撞能力是提升车辆安全性的关键,紧急工况下主动避撞功能高效、稳定执行是保障智能车辆多目标准确切换的基础。而当前主动避撞方法须进一步提升面对不同方向切入车辆的避撞能力。本文针对上述问题,量化计算碰撞风险,构建目标切换逻辑,设计分层系统控制架构,提出智能车辆切换控制方法。本方法确保车辆在满足稳定性约束的同时,增强车辆主动躲避不同方向切入车辆碰撞的能力,实现不同行驶目标间的稳定切换。多车试验平台验证了该方法的有效性和正确性。

空地一体网络接入选择与切换控制技术研究

随着卫星网络的加速发展,空地一体网络逐渐受到关注,并将成为未来网络的发展趋势。接入选择和切换控制技术作为该网络的基础,对网络性能和用户体验产生了重要影响。基于此,对空地一体网络架构的发展和现状进行概述,总结了空地一体网络中接入与切换过程面临的问题,针对空地一体网络的接入与切换管理需求,介绍了相关的解决方案并进行了详细分析,对空地一体网络的未来发展方向进行了讨论。

HIAF-BRing快循环全储能脉冲电源高低压切换控制及其切换点平滑算法

应用于强流重离子加速器装置增强环(HIAF-BRing)的快循环全储能脉冲电源需要在极宽的输出电压范围内保持极高的控制精度,为此电源采用了高压功率单元和低压功率单元串联的拓扑方式,在低压段采用低压功率单元,电压升高之后切换到高压功率单元,通过高低压切换控制来实现电流全阶段的高精度输出。但是在样机实测中发现存在切换点的振荡问题,导致切换点处的输出电流绝对误差无法满足指标要求。本文提出了一种切换点平滑控制算法来平滑处理切换点占空比,给出了仿真结果,并且在HIAF-BRing快循环全储能脉冲电源样机上面实际验证了高低压切换控制方法及其切换点平滑控制算法的有效性。实验结果表明:100 A注入平台的输出电流绝对误差由±500 mA降至±50 mA,100 A注入平台的切换点处输出电流绝对误差由±1.16 A降至±120 mA,100 A注入平台输出精度较低的问题得以解决。

面向ADS-33F品质规范设计的多响应类型切换控制研究

传统直升机多采用单一的响应类型,难以满足驾驶员操纵需求。试飞经验表明,多响应类型切换控制可以显著提升飞行性能并减缓驾驶员操纵负荷。本文针对某型有人直升机,结合最新版本的美军直升机飞行品质规范(Aeronautical Design Standard-33F,ADS-33F),研究基于六种响应类型的切换控制策略。各种控制策略的仿真结果表明,相应被控状态量可以按规范要求跟随指令信号,控制策略结合应用场景的仿真结果表明,所设计的控制系统可以显著减少操纵量,从而验证结论:设计的直升机多响应类型切换控制满足ADS-33F规定的响应要求,能显著提升飞行性能及驾驶员感受;响应收敛迅速,且能保证飞行安全和控制精度。

非线性系统自适应最优切换控制方法

针对具有未知动态和M个平衡点的连续时间非线性系统,将线性自适应最优切换控制器和未建模动态补偿器相结合,基于嵌入转换技术和近似动态规划思想,提出一种自适应最优切换控制方法.首先在非线性系统的M个平衡点建立M个线性化模型,当模型参数已知时,提出由线性最优切换控制器、切换准则、未建模动态补偿器以及非线性系统组成的控制系统结构;当模型参数未知时,在每个平衡点附近采集输入和状态数据,利用黎卡提方程的迭代求解公式、最小二乘方法、极小值原理以及二次规划技术得到非线性系统的自适应最优切换控制器和最优切换序列;最后进行仿真实验,实验结果验证了所提方法的有效性、优越性和实际可应用性.

基于功率逐级切换控制的内河船舶负荷转供策略

针对我国内河流域港口岸电的船舶负荷转供过程的研究,为抑制并网后直接切断船侧柴电系统引起的逆功率与负荷波动问题,提出一种基于船侧负荷由船电转供至岸电的功率逐级切换控制方法。通过分析岸电对船侧负荷转供过程中的功率波动现象,给出基于功率超调和动态响应时间为指标的逐级切换条件,以船侧负荷的电能质量指标为标准,通过对船侧同步电机的输出功率进行逐级调速控制,以降低功率波动以及频率偏移对负荷的负面影响,提高供电质量。通过Simulink平台搭建岸电系统模型进行仿真,这一方法的仿真结果表明了所提出的策略的正确性和有效性,能够实现岸船两侧电力系统的并网后负荷的平稳过渡。

微电网光储多源协调及多模式平滑切换控制

传统新能源微电网由于微源(光伏(PV)、储能)种类的不同,存在逆变器种类较多、系统整体控制层级复杂等缺点。针对光储微电网供电系统,提出整合传统光伏、储能逆变器于一体的两级式光储微电网逆变结构,实现了光伏组件与储能设备的多源协调管理。基于所提架构详细分析了光储多源协调供电系统控制方案,实现了新能源光储微电网在孤岛与并网模态下稳定工作,以及不同工作模态下的平滑切换控制。同时针对孤岛模态下负载不平衡等问题,提出了光储微电网逆变器机端电压平衡控制策略。最后通过搭建额定功率15 kVA光储微电网逆变器原理样机,对所提新能源光储微电网逆变拓扑及控制方案可行性开展了实验验证。

通信故障下蒸汽发生器水位MPC/DDPG切换控制

针对核动力蒸汽发生器系统存在未知通信故障、多变工况等复杂因素,提出蒸汽发生器水位模型预测/数据驱动切换控制方法。首先,进行深度强化学习(deep deterministic policy gradient,DDPG)数据驱动控制器设计,包括状态参数选取、动作参数设计、奖励函数设计、isdone条件设计与网络设计等。在蒸汽发生器控制系统没有发生通信故障时,DDPG控制器正常运行。在此基础上,设计模型预测(model predictive control,MPC)补偿控制器来抵御通信故障,在发生通信故障时,系统切换到MPC控制器来补偿丢失的数据。仿真结果表明:在典型外部输入下,蒸汽发生器水位MPC/DDPG切换控制器均能获得良好的控制性能,并且针对未知故障表现出了较好的稳定性和安全性。

基于GD32F107的国产化KVM切换控制模块设计

设计基于GD32F107的国产化KVM切换控制模块,支持8路VGA和USB信号任意切换,通过该模块可实现利用单一外设(键盘、鼠标、显示器)实现多计算机信号的切换操作,实时监控各计算机的状态。该模块电路采用100%全国产化设计。实践证明,该模块工作性能良好,实时性高,能够有效提升工作效率。

智能切换控制系统的设计和实现

为了确保广播电视节目的安全播出,广播电视播出或传输机构普遍采用两路/多路节目信号进行传输。本文基于信号切换设备在广电传输系统中的应用,提出可通过部署智能切换控制系统解决实际应用中存在的问题,并详细介绍了智能切换控制系统对信号切换设备进行操作控制的设计原理和实现方式。