基于参数估计-滑模阻抗控制的SEA性能分析

重载四足机器人的足部与地面接触过程和步态转换过程中会受到不确定的冲击载荷作用,易导致足部机构载荷过大从而造成结构的冲击损坏。因此,针对使用液压串联弹性执行器(series elastic actuators,SEA)作为足部末端在非结构环境下动态性能差的问题,提出了基于环境参数估计的滑模阻抗控制方法(environmental parameter estimation sliding mode,EPESM)。以阀控液压缸的活塞位移传递函数为基础建立了基于位置内环的SEA阻抗控制模型,并以PID作为基础控制器;为改善SEA阻抗控制的动态性能,根据Lyapunov第二法构建稳定的自适应环境参数估计方法对SEA期望位置进行前馈补偿;为提升自适应环境参数估计方法在SEA工作过程中不同阶段的动态性能和环境变化适应性,使用模糊控制方法对自适应环境参数估计方法中的自适应参数进行寻优;以SEA状态方程为基础构建滑模控制器与PID控制器进行动态性能对比分析。仿真结果表明:在变SEA弹簧刚度工况和变环境刚度下,EPESM阻抗控制的响应速度明显更快,可将调节时间从平均5 s缩短到1 s内,能更快地达到预期位移和预期接触力,且能略微降低稳态误差,使接触力误差保持在±6 N内。在动态跟踪工况下,EPESM阻抗控制的动态性能更好,在快速进入跟踪状态后,可以长时间保持0.2 s以内的相位滞后和5.2%的幅值误差。

随机-模糊线性回归模型的参数估计及应用

导出了随机-模糊线性回归模型参数的估计量,证明了参数的估计量为无偏估计,同时推导了参数估计量数字特征和回归方程相关系数的计算公式。将该模型应用于岩石样本抗剪强度实验数据处理中,通过与传统的随机一元线性回归对比分析,表明使用该方法得到的力学参数更具代表性。

基于模糊自适应无迹Kalman滤波的车辆状态参数估计

为了精确估计车辆行驶状态参数,提出了一种基于模糊自适应无迹卡尔曼(Kalman)滤波的车辆状态参数估计方法,将模糊控制引入到无迹卡尔曼滤波算法中,通过模糊控制动态调整系统测量噪声,实现滤波的自适应调节。采用非线性三自由度汽车模型作为车辆状态参数估计模型,以前轮转角和纵向加速度为系统输入向量,以横摆角速度、质心侧偏角及纵向车速为状态向量,以侧向加速度为输出向量。应用Carsim软件和Matlab/Simulink软件进行联合仿真,验证该算法的有效性,结果表明:模糊自适应无迹卡尔曼滤波算法比无迹卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波估计精度高、效果好。

威布尔分布三参数估计的模糊—随机方法

提出了威布尔分布三参数估计的模糊—随机方法 ,并对蒙特卡罗方法产生的随机样本进行了验证 ;结果表明 ,求得的参数估计值十分接近理论值。

基于模糊自适应参数整定的直流蒸汽发生器PID控制系统研究

在直流蒸汽发生器特性研究的基础上,将模糊自适应整定技术引入常规比例-积分-微分控制系统。采用三冲量控制系统,设计了三冲量模糊自适应整定比例-积分-微分控制系统。仿真结果表明,该控制系统能实现对直流蒸汽发生器的有效控制。

基于AFSA-ACA自适应模糊滑模的采煤机滚筒液压调高控制

为研究采煤机滚筒在不同复杂工况下的位置跟踪控制,以液压机构的工作原理为基础,建立了滚筒液压调高机构的数学模型。基于自适应模糊微分积分滑模鲁棒性强的优点,提出了在鱼群-蚁群融合算法优化滑模控制器参数条件下的滚筒位置跟踪控制方案,并分析了滚筒在采用一般滑模控制器及自适应模糊微分积分滑模控制器下位置跟踪的特点。仿真结果表明:采用结合融合算法优化的自适应模糊微分积分滑模控制器的滚筒调高机构对内部参数摄动及外部时变干扰具有较好的鲁棒性,能够实现位置跟踪控制。

基于ACA-BFA算法的PMSM自适应模糊滑模控制

为研究永磁同步电机(PMSM)在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,以PMSM的工作原理为基础,建立内埋式PMSM的数学模型。基于自适应模糊微分积分滑模(AFDI-SMC)鲁棒性强的优点,提出了在蚁群-细菌觅食(ACA-BFA)融合算法优化滑模控制器参数条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速进行估计的无速度传感器控制方案,并分析了电机在高低速运行时的特点。实验结果表明,采用ACA-BFA融合算法优化滑模控制器参数并结合高频电压注入法的自适应模糊滑模控制系统在加载高速(2 000 r/min)运行时的绝对误差为60 r/min,转速相对误差为3%,稳定运行时转子位置最大误差约为4°(电角度)合2°(机械角度);加载低速(50 r/min)运行时的绝对误差为8 r/min,转速相对误差为16%,稳定运行时转子位置最大误差约为5°(电角度)合2.5°(机械角度)。

基于多域特征提取和自适应神经-模糊推理系统的电能质量扰动识别

基于多域特征提取(multi-domain feature extraction)和自适应神经-模糊推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference system,ANFIS)提出了电能质量扰动类型识别的一种新方法。基于波形包络阈值线对扰动进行检测;在时域、频域和小波域进行多域特征提取,选取扰动信号的基波均方根(RMS)幅值、总谐波畸变率、次谐波幅值和小波包能量熵共同组成输入特征矢量;通过自适应神经-模糊推理系统对电能质量扰动类型进行识别。仿真结果表明,该方法与BP神经网络和最小二乘支持向量机相比平均识别准确率高,对特征不规则的待检电能质量扰动信号具有良好的柔性和适应性。

直流锅炉机组参数自适应模糊PID控制

针对某765MW联合循环直流锅炉-汽轮发电机组,文中给出了机组输出功率和焓值的并行模糊PID控制系统结构,研究了模糊控制器参数的自适应在线整定方法。首先,分析了联合循环直流锅炉-汽轮发电机组的数学模型,然后,在作者前期工作的基础上,给出了并行模糊PID控制器参数的自适应整定方法,最后,与基本并行模糊PID控制系统进行了仿真对比分析。仿真结果表明,本文所叙述的参数自适应模糊PID控制系统对于降低控制系统振荡,缩短调节时间等方面,其控制效果更优于基本并行模糊PID控制系统。

基于GSO-BFA算法的PMSM自适应模糊滑模控制

为研究永磁同步电机(PMSM)在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,以PMSM的工作原理为基础,建立内埋式PMSM的数学模型。基于自适应模糊微分积分滑模(AFDI-SMC)鲁棒性强的优点,提出了在萤火虫-细菌觅食(GSO-BFA)融合算法优化滑模控制器参数条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速进行估计的无速度传感器控制方案,并分析了电机在高、低速运行时特点。实验结果表明,采用GSO-BFA融合算法优化滑模控制器参数并结合高频电压注入法的自适应模糊滑模控制系统在高速(2000 r/min)负载工况下的绝对误差为60 r/min,转速相对误差为3%,稳定运行时转子位置最大误差约为4°电角度(合2°机械角度);低速(50 r/min)负载工况下的绝对误差为8 r/min,转速相对误差为16%,稳定运行时转子位置最大误差约为5°电角度(合2.5°机械角度)。

基于神经模糊系统的自适应前馈-反馈控制系统设计

在前馈控制器设计思想的启发下,提出了一种基于神经模糊系统的自适应前馈-反馈控制系统。该控制系统首先把非线性过程近似为一个线性的ARX模型和一个基于神经模糊系统的线性化误差模型(FNNM)组成的合成模型,把线性化误差模型的输出看作可测量的"扰动",然后再引入前馈控制器,利用被控制过程的输入、误差模型的输出、线性ARX模型输出和系统输出值之间的误差以及被控制过程的合成模型的梯度信息对控制器参数进行在线调节,从而获得较好的控制结果。将提出的基于线性化误差模型的自适应控制系统用于简单不可逆放热反应的连续搅拌型化学反应器CSTR中,并与传统的PID控制器进行比较。仿真结果表明:这种基于神经模糊系统的自适应前馈-反馈控制器和PID控制器相比,能得到更快、更好的控制效果。

基于模糊逻辑的自适应α-β滤波新算法

针对非均匀稀疏采样环境下的被动机动目标跟踪问题,基于模糊逻辑推理,提出了一种新的自适应α-β滤波算法。详细分析了非均匀稀疏采样被动传感器上报数据的特点,将标准化新息和新息的一阶微分作为模糊推理的两个输入变量,并同时引入时间间隔、目标速度等因素,设计输入变量的调整因子,自适应获取滤波器参数。实验结果表明,提出的算法能够准确对机动目标进行跟踪,性能优良,且易于工程实现。

专家-模糊自适应PID算法在伺服控制系统中的应用

为满足工程中伺服系统所用控制算法的要求,基于控制系统输出误差及误差变化率的大小,在专家PID和模糊自适应PID之间进行模式转换,提出一种基于专家控制的模糊自适应PID控制算法。将该算法用于飞机燃油全模试验伺服控制系统中,并使用Matlab进行仿真。结果表明,该算法既具有模糊PID控制精度高、稳态性好、鲁棒性强的优点,又继承了专家PID控制器响应快速的特点,具有很好的控制效果。

自适应神经-模糊推理系统在桥梁状态评估中的应用

以钢筋混凝土中小跨径梁式桥为对象,根据结构特征和《公路养护技术规范》(JTJ 073-96)建立了主梁耐久性评估指标体系,确定了评估指标的分级标准,开发了基于自适应神经-模糊推理系统(ANFIS)的主梁耐久性评估系统.提出了根据统计学原理模拟桥梁检查数据和专家意见调查数据的方法,比较了教师数据数量对系统训练结果的影响.模拟教师数据验证结果表明,系统具有良好的学习能力和实际应用能力.应用某市三环路上的13座桥梁110根主梁的实测数据,验证了学习后的系统能够快速有效地模仿专家非线性模糊推理能力.

模糊自适应α-β-γ滤波及其应用

α-β-γ滤波器在目标机动较大时很难同时满足收敛性和滤波精度的要求,多级组合α-β-γ滤波器虽然精度较高,但对多目标跟踪计算量较大。文中提出模糊自适应α-β-γ滤波,滤波器参数根据滤波残差特性进行模糊调节,较好地解决了滤波精度、收敛性之间和计算量之间的矛盾。仿真结果表明,模糊自适应α-β-γ滤波对目标机动性适应强,跟踪精度高,具有良好的应用前景。

基于无模型自适应-模糊PI算法的全方位移动AGV设计与实现

本文设计了一种车体与驱动轮分离AGV结构,AGV行进时可通过电磁离合器控制车体与轮组的分离与接合,分离时可改变二者之间夹角,使AGV不受非完整性约束,具有一定的全方位移动能力。为简化车体结构提高传动效率,采用轮毂电机作为AGV动力源。并为AGV设计了无模型自适应控制算法,通过MATLAB软件对AGV的航向控制进行仿真,之后进行了实车实验。仿真以及实验结果表明,本文设计的控制器无需对AGV建模仅需要利用受控系统的输入输出数据即可对其控制,具有控制精度高,机器运算量低,移植性强等优点。

基于模糊免疫策略的机场航班延误自适应实时预测方法

为了对航班实时延误情况做出准确的预测,在生物免疫检测的基础上,借鉴模糊隶属度的思想,提出了模糊免疫预测方法。给出了自体/非自体、抗体/抗原的定义以及抗体对延误航班集合的隶属度函数。在预测过程中,实时监测外界环境变化,自适应调整λ-截集,选取符合当前置信度的检测器,克服了基于确定性模型的局限性。对国内某大型机场做仿真实验表明,该方法比简单使用生物免疫方法更具适应性,能较准确地预测全天各个时段航班的延误数量。

基于自适应模糊PID飞剪式冲切机控制研究

针对于飞剪式纸护角冲切机构在定长冲切过程中"速度-位置双同步"的高精度,高实时性的控制要求。通过对飞剪机构的运动过程分析,建立相应的数学模型;采用基于自适应模糊PID控制算法的伺服闭环控系统对冲切过程精确控制,提高了系统的动态响应性能和鲁棒性。通过MATLAB仿真实验表明,该控制算法相较于常规PID控制,具有良好的静、动态性能和较强的速度跟随性能。

自适应神经模糊推理系统用于症候诊断的研究

提出了基于T-S模型(Takagi-Sugeno型)的自适应神经网络模糊推理系统(AdaptiveNetwork-basedFuzzyInferenceSystem,ANFIS),介绍了高木—关野(Takagi-Sugeno型)模型结构和自适应神经网络模糊推理系统的结构和算法。该文采用减法聚类初始化模糊推理系统模型,把神经网络学习机制引入到逻辑推理中,使传统的逻辑推理不仅具有逻辑思维及语言表达能力而且具有自学习和联想能力,通过2型糖尿病症候数据库验证了ANFIS用于症候诊断的合理性和有效性。提示自适应神经网络模糊推理系统适合中医症候诊断的研究。

荆南长江干堤模糊自适应随机损伤机理研究

基于损伤、概率、模糊隶属度在[0,1]区间内度量的协调一致性,得出了发展模糊随机损伤力学的观念.提出了模糊随机损伤的基本概念模型、推导了基于损伤的模糊随机变分列式.在分析损伤变量广义不确定性实质的基础上,构造并解释了3类损伤变量的模糊性态,提出了模糊损伤的降半分布、"秋千"分布和组合"秋千"分布,它们可以分别探讨不同形式下随机损伤的模糊演变过程,实现了随机损伤变量的模糊化和去模糊化过程的自适应生成与构建.根据扩张原理及随机损伤变量满足β概率分布的理论和定义,对模糊集上随机损伤变量的累积分布函数(CDF)、概率密度函数(PDF)积分进行修正,实现了模糊随机有限元可靠度与模糊随机损伤的同步分析.自主研制了模糊随机损伤有限元程序,并对荆南干堤的典型堤段进行了三维模糊随机损伤场力学性态的分析与研究.