基于RBF神经网络的闭链下肢康复机器人自适应补偿控制

在下肢康复机器人的康复训练过程中,模型参数、环境干扰等不确定性因素会影响机器人轨迹跟踪的精度。针对这一问题,提出了一种基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络的自适应补偿控制,该控制方法能够提高机械系统轨迹跟踪的精确性。首先,设计一款具有4种工作模式、运动稳定的闭链卧式下肢康复机器人结构;然后,利用拉格朗日方法求解动力学名义模型,将康复装置的模型参数以及外界干扰等不确定性因素分离出来,并设计基于RBF神经网络的自适应补偿算法对其进行逼近控制;最后,通过Matlab/Simulink环境对其进行仿真验证,证明了该控制策略的有效性。结果显示,在人体步态曲线轨迹跟踪中,提出的基于RBF神经网络的自适应补偿算法相比传统的模糊比例-积分-微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制的方法响应速度快、跟踪效果好,且髋关节和膝关节轨迹跟踪的角度误差峰值分别为0.08°和0.13°,远小于患者下肢在康复运动中的转动角度。设计了单腿样机试验,试验结果表明,采用的RBF补偿自适应控制器能够实现高精度的跟踪结果,也能够满足患者在康复训练中安全性的要求。

光电倍增管计数温漂自适应补偿方法

光电倍增管是微光探测的重要器件,使用光子计数法对光强进行检测可以大幅降低噪声的干扰,但光电倍增管的阴极灵敏度、增益及暗噪声易受环境温度的影响,导致输出脉冲幅值的不稳定,影响系统对微光的检测性能。本文通过使用微控制单元、数字模拟转换器等模块对光电倍增管设计了高压增益补偿和阈值校正系统,通过对不同温度下光电倍增管的阴极饱和电流、灵敏度和暗噪声的综合分析,构建温度与高压补偿增量Vh及阈值补偿增量Vt混合函数模型,使用补偿增量混合模型对光电倍增管计数输出进行自适应温漂补偿。对滨松的端窗型光电倍增管CR135进行实验,证明了此系统在较大温度变化下仍具有良好的输出信噪比,在-20℃时计数率平均提升0.19,即使引入了少量暗噪声,仍大幅提升了探测性能。

基于故障测距的单相自动重合闸永久故障电压自适应补偿判据

该文提出一种基于故障测距的单相自动重合闸永久故障电压自适应补偿判据。该判据以故障点瞬时故障电压理论值为定值,由故障测距结果求出故障点实际电压,当故障点实际电压小于定值时为永久性故障,反之为瞬时性故障;考虑了由过渡电阻引起的故障测距误差对该判据的影响,给出了一种在高阻状况下测距不可靠时的解决方法。讨论了当线路侧无PT时,通过线路CT获取判据所需线路电压的原理。仿真结果表明:该判据可以准确地区分永久性和瞬时性故障,适用于110kV-220kV线路和不带并联电抗器的330kV-500kV线路。

基于自适应补偿的异步电机静止参数辨识方法

在异步电机调速系统中,电机参数的精度直接影响着系统的控制性能。为了获得准确的电机参数,提出了一种异步电机在静止状态下的参数辨识方法。采用了一种自适应的方法对器件的非线性进行补偿,从而提高了算法的辨识精度和鲁棒性。考虑到电机的磁滞效应对电机互感的影响,在传统单相交流实验的基础上叠加1个直流电流,利用此直流电流先将电机磁场激励起来,从而准确地辨识出电机在额定励磁情况下的互感值。最后实验证明了此方法可以准确辨识出电机的全部参数。

光纤通信系统中偏振模色散自适应补偿实验研究

成功地研制了光纤通信系统偏振模色散的自适应补偿实验系统 实验中采用特定频率分量功率取样作为反馈信号 ,采用一种名为PSO(ParticleSwarmOptimization)的优化方法作为反馈控制算法 偏振模色散的补偿量达 30 ps ,自动跟踪补偿时间为 1～ 2s 。

基于摩擦自适应补偿的转台变结构控制器设计

针对摩擦直接影响飞行仿真转台跟踪和定位精度 ,还可能引起转轴的低速爬行 ,以某型飞行仿真转台的一轴为对象设计了基于摩擦自适应补偿的变结构控制器 ,在分析了摩擦模型及其对系统特性影响的基础上 ,通过摩擦补偿削弱了由于摩擦造成的系统滞滑现象 .通过变结构控制器设计克服了不精确摩擦补偿的缺点 ,在不需要精确的摩擦模型条件下保证了系统的鲁棒性能 .通过实验表明该方法的控制效果比常规PID大大提高 ,因此是一种较为实用和有效的设计方法 .

直流力矩电机力矩波动的自适应补偿控制

为解决伺服系统在低速状态下其电机力矩波动影响速度稳定性的问题,提出了一种基于自适应补偿的控制策略。从电机结构出发,分析了电机力矩波动产生的机理,建立了力矩波动的数学模型,提出了基于鲁棒自适应的控制策略。系统控制器由两部分组成:超前-滞后校正用于保证系统的名义稳定性和鲁棒性;自适应补偿控制则采用最小二乘法在线辨识力矩波动,并给予自适应补偿。实验结果显示:与仅使用超前-滞后方法相比,当采用自适应补偿时,速度波动的峰-峰值由4.21%下降到1.77%,均方根值由0.97%下降为0.39%,得到的结果说明提出的方法能够有效降低电机力矩波动对速度稳定度的不利影响。

10Gb/s光通信传输系统中一阶PMD自适应补偿实验

在 10Gb/s归零码 (RZ)光通信传输链路中成功地搭建一阶PMD自适应补偿的实验系统 ,补偿量 2 9ps ,跟踪补偿时间在 1s以内 。

液压位置控制系统的自适应补偿

分析了液压位置控制系统中活塞运动速度与液压缸油压之间普遍存在的蝶形特性,提出一种自适应补偿方法,该方法能降低活塞在不同方向上运动的非线性,并能有效降低负载力对液压缸活塞移动速度的影响,提高系统的动态性能。由于确定补偿系数所需要的参量均由现场仪表直接提供或仅需经过简单的转换得到,故而具有很强的适用性。该方法已应用于国内热轧带钢厂,并取得良好的控制效果。

40Gbit/s OTDM系统中二阶偏振模色散自适应补偿技术研究

报导了一个40Gbit/sOTDM系统中二阶偏振模色散(PMD)自适应补偿系统,此实验系统基于偏振度的反馈控制方法实现了二阶偏振模色散自动补偿 在中心波长1560. 5nm处,补偿后的DGD和二阶PMD效应改善明显 采用粒子群优化算法作为偏振模色散自适应补偿的搜索算法。

摩擦自适应补偿在导引头稳定平台控制系统中的应用

为提高两轴双框架导引头稳定平台的隔离度,设计了导引头控制系统。在惯性空间基础上,建立了导引头的隔离度模型,分析了影响系统隔离度的主要因素。根据对系统摩擦性质的分析,建立了系统的摩擦模型,并确定了摩擦补偿算法。采用极点配置和超前滞后的方法设计了控制器,并通过仿真和实验的方法验证了摩擦自适应补偿算法的可行性。俯仰单通道仿真结果表明,摩擦自适应补偿算法能准确估计出模型参数,且在弹体扰动幅值为1°,频率为2 Hz时,系统在摩擦自适应补偿后,俯仰框隔离度提高了97.14%。实验结果显示,在弹体扰动幅值为1°,频率为2 Hz时,导引头俯仰框和偏航框的隔离度分别为1.58%和1.81%;在弹体扰动幅值为3°,频率为3 Hz时,导引头俯仰框和偏航框的隔离度分别为2.84%和2.15%。

一种电子磁罗盘航向误差的自适应补偿方法

分析软硬磁干扰对磁罗盘航向角的影响,建立相应的磁罗盘航向误差模型,并将模型参数作为卡尔曼滤波器的状态量,在MIMU的辅助作用下,使模型参数随周围磁场环境变化而改变,增强了磁罗盘航向测量的环境适应性。卡尔曼滤波器的观测量分为常规观测量和机动观测量,机动观测量在估计航向误差模型参数时增加了当前航向的权值,提高了当前航向的误差补偿精度。实验数据表明,在干扰磁场较强且人为改变干扰磁场的情况下,最大航向误差为±14.5°,经过自适应补偿后降至±0.2°以内。本算法可以精确地、自适应地对磁罗盘航向误差进行补偿,非常适合在周围磁场易变化的环境中使用。

执行机构含死区环节的自适应补偿控制

火电厂炉膛负压控制系统中有时含死区类的强非线性环节,死区使该控制回路产生振荡,仅用常规PID控制器无法克服这一现象。为此,该文提出了一种用自适应死区逆对控制回路进行补偿的方法。该方法用描述死区特性的参数构造死区逆来补偿控制器输出;同时又由于死区是未知和时变的,所以用一种鲁棒自适应更新律对死区参数进行在线更新,从而达到用死区逆完全抵消死区影响的目的。仿真试验结果表明,该文的方法几乎能让系统恢复到线性状况,并且死区参数收敛,证明了方法的有效性。

高分辨力遥感相机CCD采样位置自适应补偿技术

由于受温度变化的影响,高分辨力遥感相机焦平面CCD采样信号的相位会发生变化,采样位置的温度漂移会严重影响图像的信噪比、动态范围等,甚至会造成图像无法正常显示。为了解决采样位置随温度漂移的问题,对高分辨力遥感相机CCD采样位置进行了自适应补偿设计,首先对CCD采样信号的初始位置进行精密调节,然后设计了自适应补偿电路,通过对功耗的控制使各驱动芯片温度基本一致,CCD信号与采样信号在温度变化上具有跟踪性,在动态上保证CCD信号采样位置的准确性,从而保证图像信噪比的稳定性。实验表明,利用该方法,相关双采样信号的初始位置调节精度小于0.039 ns;在卫星在轨温度范围内,相关双采样信号延时最大值为0.46 ns,保证了相机的高质量成像,满足航天应用需要。

柔性空间机械臂末端运动及柔性振动的模糊自适应补偿控制

讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下,具有不确定参数的漂浮基柔性空间机械臂系统载体姿态与末端爪手惯性空间轨迹跟踪的模糊自适应补偿控制和柔性振动优化控制问题。利用拉格朗日方程和假设模态法并结合系统动量守恒关系,分析、建立了柔性空间机械臂系统的动力学方程及运动Jacobi关系。以此为基础,使用奇异摄动法和2种时间尺度的假设,将系统分解为轨迹跟踪控制器和振动控制器可分开设计的奇异摄动系统。对于快变子系统,使用全局最优线性二次调节器(LQR)控制方法来对柔性杆件的振动进行主动抑制。同时,针对系统参数不确定的情况,设计了一种标称计算力矩控制器附加模糊自适应补偿控制器的复合控制方案来保证慢变子系统载体姿态与末端爪手在惯性空间的轨迹跟踪。通过系统数值仿真证实了方法的有效性。

无刷直流电机自适应补偿最优状态反馈速度控制

为了提高无刷直流电动机调速系统的动态响应速度、稳态精度和抗随机干扰的能力,给出一种具有自适应补偿能力的最优状态反馈控制策略。推导出无刷直流电动机的状态空间模型,采用卡尔曼滤波器的状态估计,提出一种基于动态规划的最优状态反馈控制策略,给出了一种自适应控制算法,用来补偿输入信号受干扰而产生的偏差。仿真和实验结果表明,提出的方法使系统具有较好的调速性能,验证了提出方法的有效性与可行性。

一种自适应补偿死区的异步电机参数测量方法

针对异步电机参数静止测量精度受变频器控制中死区影响较大的问题,提出了一种死区自适应补偿的电机参数静止测量新方法。采用比例谐振(PR)控制器自适应补偿变频器电流的死区效应,采用PR锁相环和死区影响特征减轻交流电压波形因死区补偿产生的畸变,采用死区估算结果减少直流电压受死区非线性影响。变频器控制测量异步电机参数实验结果表明新方法得到的交流电流和电压THD分别小于传统方法 8.92%和7.65%,消除畸变的交流电压幅值和相角得到有效补偿、且幅值波动变小,直流量电压受死区非线性影响减少。提出的测量方法相对于传统方法可提高参数测量精度大于6.4%。

SGCMG系统框架角轨迹跟踪自适应补偿控制

作为应用在航天器上的惯性执行机构 ,单框架控制力矩陀螺 (SGCMG)系统框架角空间的轨迹跟踪性能对航天器姿态控制 (或稳定 )精度有着极大的影响 .为提高SGCMG系统框架角轨迹跟踪性能 ,本文在轨迹跟踪控制中 ,采用了“PD +自适应补偿”的控制器结构 .通过分析可以发现 ,此种控制器不但可使轨迹跟踪误差收敛至零 ,实现有限时间跟踪控制 ,而且可使轨迹跟踪误差每一分量的绝对值指数收敛 .对应用在航天器上的金字塔形4 SGCMG系统框架角空间轨迹跟踪控制的仿真结果表明 。

自适应补偿H_∞滤波器在组合导航中的应用

针对传统递推式鲁棒H∞滤波收敛条件在工程中较难满足的问题,提出了一种自适应补偿的递推式鲁棒滤波算法。在分析滤波器收敛条件的基础上,对滤波器中迭代矩阵进行补偿程度自适应的修改,并结合实际系统要求给出了滤波误差定量度量指标,即响应时间、偏离度、波动程度,以验证算法的正确性。GPS/IN S等组合导航系统仿真结果表明,此方法滤波误差下降速度、无偏性及平稳性均优于改进前滤波算法,且计算量几乎不增加;此方法克服了收敛条件不满足导致滤波精度下降的缺陷,扩大了递推式鲁棒滤波的应用范围,具有较大的工程应用价值。

称重传感器非线性误差自适应补偿方法

额定量程内称重传感器的非线性误差不同,为此阐述了称重传感器的非线性误差特性,提出了一种非线性误差自适应分段补偿方法:在额定量程的上限区,采用基于径向基函数神经网络(RBFNN)的补偿网络完成传感器非线性误差补偿;在下限区,采用数字滤波器完成非线性误差补偿;在中间区,传感器不补偿。同时利用自适应选择网络,完成了分段补偿的选择。实验表明,采用这种方法补偿后的称重传感器下限区、中间区与上限区的最大相对误差分别由补偿前的0.2、0.4、1.37下降到0.16、0.04、0.07,补偿效果明显。