冗余惯组故障检测与隔离的广义似然比解耦矩阵构造新方法

冗余惯组可提高运载火箭制导系统的可靠性,惯性器件发生故障会污染导航信息,需要进行在线故障检测和隔离。面对安装矩阵一定的成套冗余捷联惯组,使用Potter算法构造解耦矩阵的广义似然比故障检测方法,无法检测并隔离特定轴故障,提出选择正交投影矩阵的极大无关组来构造解耦矩阵,采用全数字仿真对改进方法进行验证。结果表明,新方法克服了成套惯组同轴共基座安装时某个轴向无法故障检测的问题,且故障检测性能没有降低。该方法为运载火箭制导系统在线故障检测技术提供了一种新思路。

光刻机工件台解耦矩阵校准测试方法研究

为了有效地降低GB(Gain Balance)解耦矩阵对光刻机工件台运动精度的影响,提出了一种基于传递函数法的工件台微动台GB解耦矩阵校准测试方案。首先对工件台的机械结构进行分析,然后利用微动台的运动力学合成分解关系,进行六自由度解耦求解,最后对校准后的工件台的定位精度和运动精度进行测试。测试结果表明,微动台各轴之间的串扰都有所降低,工件台的运动性能得到了提升。

基于对角矩阵解耦的温室温湿度控制研究

本文针对温室的环境特点和主要环境因子进行了分析,设计出了温湿度的传递方程及耦合方程,建立了温室温湿度的数学模型。在此基础上,利用对角矩阵对温湿度进行解耦分析,对温室系统进行传统PID控制。由于对角矩阵具有能将复杂的多输入、多输出系统转换为独立的一对一系统,本研究简化了控制器的设计难度,降低了系统的耦合性。

自适应控制系统中矩阵解耦控制算法研究

自适应多通道主动隔振系统中,次级通道间的耦合会影响控制算法稳定性,且任一误差信号均参与所有控制信号的更新。针对通道数较少(n<4)的控制系统,提出一种矩阵解耦优化算法,主要思想是基于前馈补偿,在次级通道矩阵前插入解耦矩阵,实现次级通道解耦,使控制信号与误差信号之间一一对应,提高算法的稳定性和收敛速度。同时,为增强作动器与临近传感器之间传递函数的影响,解耦矩阵主对角元素被设为1,文中给出了解耦矩阵工程实现的具体方法。对算法进行仿真分析和试验,结果表明:矩阵解耦优化算法对双频线谱振动控制效果明显,同时使计算量减小,控制精度提高,平均振动衰减分别可达21.6dB和10.9dB。

基于矩阵解耦的精馏塔VOFFLC温控系统

针对复杂的精馏塔MIMO温控系统的多变量、非线性、强耦合的特点和自适应需求,设计了基于矩阵解耦精馏塔的VOFFLC系统。首先,对温控系统的多变量控制模型进行改进,利用矩阵解耦理论实现对角解耦,以此改变控制通道的特性;然后,设计基于矩阵解耦的精馏塔VOFFLC温控系统,实现精馏塔的塔顶和塔底的自适应温控;最后,采用仿真实验,对所设计的多种温控系统进行性能比较。实验结果表明,VOFFLC系统可以实现控制参数的自适应,具有更强的论域容错性和鲁棒性。

球磨机的动态矩阵解耦控制

球磨机系统是一典型的多变量大时延非线性时变系统,各个控制量之间存在着严重的耦合,因此基于常规PID方法设计的控制方案控制效果不理想。利用动态矩阵解耦控制策略,对球磨机进行了仿真研究。结果表明,动态矩阵解耦控制能有效地解除变量间的强耦合和大时延问题,而且当球磨机模型失配时,也能获得较好的控制效果,具有良好的动态性能和稳态性能。

基于单位矩阵的电动汽车永磁同步电机制动电流解耦技术研究

针对电动汽车永磁同步电机在制动状态下电流耦合问题,提出一种单位矩阵解耦控制算法以保证永磁同步电机制动时有良好的动态响应。在永磁同步电机数学模型的基础上设计了矩阵电流解耦控制器,将电流解耦控制器矩阵与永磁同步电机数学模型的乘积构成单位对角矩阵。通过矢量控制对所提算法和传统PI电流调节器进行仿真比较研究,仿真结果表明该算法能够有效解决电流环交直轴动态耦合问题,还可实现被控变量能1:1的快速准确跟踪控制变量,提高了系统制动过程中动态响应速度和准确性,最后搭建实验平台进行了验证。

Matlab神经网络工具箱在导弹解耦控制仿真中的应用

研究Matlab神经网络工具箱在导弹解耦控制中的应用。以某型导弹为例,介绍静态状态反馈非线性解耦控制方法在导弹解耦控制中应用的优势和不足,结合Matlab神经网络工具箱强大的功能,为导弹的解耦控制难题提供了解决办法。仿真结果表明,应用神经网络工具箱可以简化导弹解耦控制算法的复杂程度,使之更适合于工程应用。

6DOF并联机床的运动学解耦

如何解决6DOF并联机床的强耦合,一直是6DOF并联机床伺服控制上的一个难题.为此,在对Jacobian矩阵进行改造的基础上,提出了一种新的解耦方法,得到了准对解耦矩阵。

基于自适应卡尔曼算法的单探测器解耦控制技术研究

为了提高激光通信跟瞄系统的跟踪性能,增强系统的抗扰动能力,提出基于卡尔曼滤波的单探测器复合轴控制方法。首先,对单探测器复合轴系统原理进行分析,通过误差传递函数验证了解耦算法的可行性;其次,为了改善脱靶量迟滞的影响,同时降低探测器实时处理的要求,提出一种自适应卡尔曼滤波算法;最后,根据探测器坐标系与快速反射镜坐标系之间的旋转变换关系,计算出粗精系统的解耦矩阵,并搭建一套桌面实验系统进行原理验证。实验结果表明:单探测器复合轴在0.1 Hz低频扰动条件下,精跟踪系统的相对位移不会超出反射镜偏转角度的临界值,跟踪误差由2.54μrad下降到0.86μrad。解耦控制能够提高系统跟踪精度并增强抗扰动能力。对于以后工程中的实际应用具有一定的指导意义。

混合动力汽车凸极式永磁同步电机电流解耦控制

针对电机旋转坐标系下直轴与交轴电流耦合的问题,采用对角矩阵解耦控制方法,通过在电机的电流环中增加一个解耦器矩阵,将励磁电流id与转矩电流iq解耦成互不干扰的量,保证电机输出转矩的精准性。仿真试验结果表明:与前馈解耦控制方法、反馈解耦控制方法相比,该方法在电机转速较高或电机参数发生变化时,鲁棒性更好,解耦效果显著。

基于MATLAB的交流永磁同步电机解耦控制研究

介绍了一种采用现代控制理论对交流永磁同步电机的直交轴耦合分量进行解耦的有效方法,该法通过加入状态反馈矩阵使电机的电磁力矩得到独立控制,MATLAB仿真结果证明了该方法的有效性。

基于模糊控制的球磨机解耦系统研究

为了更好地解决球磨机制粉系统运行的耦合性以及生产工况复杂的问题,采用模糊解耦控制策略,对模糊控制器中的隶属度函数进行优化操作,解耦网络选择对角矩阵解耦方法,能够消除各回路之间的相互影响。Matlab仿真结果表明,该控制策略和常规控制方法相比拥有较高的动态响应以及稳定性,该设计方法有较强的解耦性和抗干扰性。

振动慢剪破碎机模糊解耦PID控制

针对振动慢剪破碎机碎矿过程多变量、强耦合、大时滞的特点,提出了一种基于自适应粒子群算法优化的模糊解耦PID控制方法。在对振动慢剪破碎机动态模型进行对角矩阵解耦的基础上,分别对给料量和振动电动机频率进行模糊PID控制,并引入自适应粒子群优化算法对模糊PID控制的隶属函数参数进行动态优化,从而实现主电动机工作电流及合格矿料产率精确、稳定、快速控制。仿真及试验结果表明,该方法具有响应速度快、调节时间短、超调量小的特点。

多变量时滞系统的伴随解耦控制

化工生产过程中存在着大量的多变量时滞过程,由于模型输出变量间的耦合及时滞因子的影响,对于这类模型的控制往往很困难。首先利用伴随矩阵解耦控制方法对多变量时滞过程的输出进行解耦,该解耦方法不仅可以针对有输入输出时滞的多变量系统,也可以对有状态时滞的多变量系统进行解耦。考虑到解耦后的子系统比较复杂,在利用系统采样输入输出数据的基础上对解耦后的系统进行模型精简,然后利用简化模型设计基于内模原理(IMC)的PID控制器,实现解耦系统对定值信号的跟踪控制。最后通过2个化工过程中的例子进行仿真研究,证明该方法的有效性和优越性。

用于高精度电动钻孔器的复合力传感器设计

设计了一种用于高精度电动钻孔器的复合力传感器,能够为电动钻孔器的转速及进给速度的自动调节提供准确有效的反馈判断参数。传感器安装在电动钻孔器的驱动轴和钻头之间,能够将钻头受到的扭矩和沿轴线方向的阻力实时反馈给控制机构。传感器的旋转轴和弹性体采用一体式结构,通过力学计算确定了其应变与扭矩和轴向阻力成近似线性关系;利用有限元方法分析了弹性体的应变分布、扭力和阻力之间的相互影响和极限形变;通过实验,得到了传感器的解耦矩阵。实践表明,传感器扭矩信号的灵敏度可达2.6 mV·V^(-1),综合测量误差≤0.5%,阻力信号的灵敏度可达2.2 mV·V^(-1),综合测量误差≤2%。传感器安装在电动钻孔器上,能够将扭矩信息和阻力信息实时反馈给控制机构,有助于电动钻孔器及时和准确地对转速和进给速度进行主动调节。

基于烟花算法的加热炉燃烧系统延时滑模控制策略

针对轧钢加热炉炉膛燃烧工况复杂、各区段温度响应存在滞后性和参数耦合性等问题,提出一种基于改进烟花算法(improved fireworks algorithm,IFWA)优化的延时输出滑模控制(delayed output sliding mode control,DOSMC)加热炉耦合燃烧系统控制策略,以加热炉各区燃料量为控制量、各区炉膛温度为被控量,构建三区炉温耦合模型,利用伴随矩阵解耦方法对模型进行解耦,设计基于改进烟花算法优化的滑模控制器,构造延时输出观测器估计系统的延时输出并补偿。研究结果表明:与IFWA-DOSMC控制、DOSMC控制和PID控制相比,提出的解耦IFWA-DOSMC控制系统有效抑制了时滞和系统耦合对控制效果的影响并且抗干扰能力强,解耦IFWA-DOSMC控制系统无超调,调节时间最短为388.42 s,在系统受到外界干扰时,超调量为11.79%,调节时间为331.59 s;相比于工业现场原控制策略,提出的控制策略控制精度提高了49%,温度偏差范围在±11℃之内,符合现场实际要求。

冗余捷联惯组故障诊断的奇异值分解新方法

冗余捷联惯组故障诊断奇异值分解法由于缺少单位化、阈值偏大和隔离策略有缺陷,导致漏警率偏高、误隔离率偏高且无法隔离负向故障。在分析Shim法原理的基础上,采用改进的解耦矩阵、新的故障隔离函数包含单位化和取模的运算,并且将故障检测和隔离分步实施。对改进方法进行蒙特卡洛数字仿真,仿真试验结果表明:新方法克服了Shim法的缺点,具有更高的正检率、更低的误隔离率。尤其对于发生负向故障的器件,改进方法能得到约99%的隔离率。新方法为冗余捷联惯组故障诊断提供一种新思路。

预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器

针对六维力/力矩传感器测量量程受限问题,提出一种具有分载测量功能的预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器。首先,对比传统Stewart结构力/力矩传感器,阐述了预紧式六维力/力矩传感器的结构特点和测量原理。然后,完成了预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器的结构设计。建立了传感器的有限元模型,对模型进行了模态分析,得到了传感器的前五阶固有频率和振型,并确定了传感器的工作带宽为0～204Hz。最后,研究了传感器的静态标定原理,并对传感器进行了静态标定实验,得到了传感器的标定实验解耦矩阵。实验结果表明,该预紧式Stewart结构六维力/力矩传感器的测力量程为0～3 000N,测力矩量程达0～300N.m,测量精度优于实际值的7.5%。传感器能够满足空间六维力/力矩的测量,具有量程大、解耦计算简单、安装调试方便等优点。

一种超静平台主动指向容错控制方法

针对超静平台主动指向控制中的作动器故障问题,提出一种超静平台主动指向容错控制方法。首先,基于超静平台的一般动力学模型,推导用于指向控制的解耦模型和标准解耦矩阵,将超静平台由高度耦合的复杂多输入多输出系统变为多个相对简单的单输入单输出系统,有利于控制器的设计和容错控制方法的引入;在此基础上,针对作动器的故障问题,提出指向控制重构策略,并建立新解耦矩阵;进一步,提出基于解耦矩阵条件数最小的冗余自由度选择方法;最后,进行了数值仿真分析。仿真结果表明:基于冗余自由度最优选择的主动指向容错控制方法能够最大限度地减少作动器故障对超静平台主动指向控制效果的影响。