基于非线性干扰观测器的IPMSM改进无模型滑模控制

针对内置式永磁同步电机参数摄动导致模型不确定而影响系统控制性能的问题,提出一种基于非线性干扰观测器的内置式永磁同步电机改进无模型滑模控制方法。首先,建立考虑参数摄动的内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)新型超局部模型;其次,利用改进滑模趋近律设计滑模控制器作为无模型控制中的反馈控制器;然后,设计非线性干扰观测器来观测估计无模型控制中的未知复杂项;最后,与传统无模型滑模控制方法进行仿真实验对比。仿真实验结果证明所提方法能有效解决系统参数摄动影响电机控制性能等问题,验证了所提方法的有效性及优越性。

基于非线性干扰观测器的磁悬浮球系统自适应反演滑模控制

为解决磁悬浮球系统易受模型内部参数变化和外界干扰的问题,提出了基于非线性干扰观测器的自适应反演滑模控制算法(NDO-ABSMC)。首先,建立磁悬浮球系统状态空间模型,然后设计非线性干扰观测器(NDOB),用来观测系统受到的外部干扰,经证明,该观测器对扰动的观测误差可以在有限时间内收敛。其次,为克服系统不确定性,设计了基于非线性干扰观测器的自适应反演滑模控制器;最后,对所提出的(NDO-ABSMC)进行了仿真验证。结果表明:与反演滑模控制算法(BSMC)相比,基于非线性干扰观测器的自适应反演滑模控制对扰动有明显的抑制作用,轨迹跟踪效果显著,优化了磁悬浮球系统的控制效果,增强了系统的鲁棒性。

飞机舵机电动加载系统的非线性干扰抑制方法

飞机舵机电动加载系统是一个复杂的非线性机电控制系统,在运行过程中会产生多余力矩、摩擦、机械间隙等非线性干扰;针对以上问题,介绍了系统的硬件结构和工作原理,建立了系统的数学模型;在此基础上分析了非线性干扰的产生机理和工作特性,并根据加载系统领域非线性干扰抑制方法的研究,从结构与控制的两个方面进行归纳分类,进行性能对比以及适用性分析;针对多余力矩抑制的问题,提出了模型预测控制方案对其进行补偿,实验结果表明可以较准确地跟踪指令力矩,误差率小于1.93%,多余力矩的消除率达到95.86%;证明了所提出的方案的有效性,能够改善多余力矩的抑制能力,提高系统跟踪精度。

基于非线性干扰观测器的液压机械臂反演鲁棒控制

针对液压机械臂中存在的高度非线性、未建模摩擦力、外部随机干扰等问题,建立液压机械臂动力学模型,提出一种基于非线性干扰观测器的反演鲁棒控制方法。非线性干扰观测器可以对系统中存在的干扰进行观测与补偿,从而提高反演鲁棒控制器的控制性能。对所提控制方法的稳定性进行理论推导与分析,并通过AMESim、MATLAB/Simulink联合仿真验证其有效性。仿真研究表明:该控制方法能够准确观测与补偿未知干扰,控制效果明显优于PID以及反演鲁棒控制。

基于非线性干扰观测器的直流微电网母线电压控制

针对直流微电网母线电压控制问题,设计一种应用于DC-DC双向变流器直流母线电压控制系统的非线性干扰观测器,在不需要增加额外电压/电流传感器的情况下即可实现对系统内扰动的快速跟踪,有利于直流微电网内分布式电源和负荷的扩展和即插即用;进一步提出基于该非线性干扰观测器输出结果的前馈控制方法,以有效抑制暂态直流母线电压波动和冲击。若直流微电网中存在三相不平衡交流负荷或通过单相DC-AC变流器并入交流系统等,将导致直流母线电压中存在二倍频脉动分量,进而使控制直流母线电压的DC-DC变流器电感电流中含有该低频纹波分量,影响系统稳定性。为此提出在上述直流母线电压控制方法基础上引入基于二阶通用积分环节的带通滤波器,以有效抑制DC-DC电感电流中的低频脉动分量。最终在包含直流模拟电源、直流负荷、由DC-AC接入的三相不平衡负荷及双向DC-AC变流器构成的直流微电网实验平台中验证了所提方法的有效性。

非线性干扰观测器的高超声速飞行器自适应反演控制

针对高超声速飞行器参数不确定弹性体模型,提出了一种基于非线性干扰观测器的自适应反演控制器设计方法。将曲线拟合模型表示为严格反馈形式,采用反演方法设计控制器。采用动态面方法获取虚拟控制量的导数,避免了传统反演控制"微分项膨胀"问题。为了增强控制器的鲁棒性,基于二阶跟踪-微分器设计了一种新型非线性干扰观测器,以此对模型不确定项进行自适应估计和补偿。仿真结果表明,控制器对模型不确定性和气动弹性影响具有强鲁棒性,且能实现对速度和高度参考指令的稳定跟踪。

基于非线性干扰观测器的高超声速飞行器滑模反演控制

针对高超声速飞行器非线性、强耦合和参数不确定弹性体模型,提出了一种基于非线性干扰观测器的滑模反演控制方法.将飞行器曲线拟合模型分解为速度子系统和高度相关子系统并表示为严格反馈形式,分别采用滑模和反演方法设计实际控制量与虚拟控制量.采用1阶低通滤波器获取虚拟控制量的导数,解决了传统反演控制方法"微分项膨胀"问题.基于改进滑模微分器设计了一种新型非线性干扰观测器,以此对模型不确定项进行估计和补偿.仿真结果表明,该控制器对模型不确定性和气动弹性影响具有鲁棒性,且实现了对速度和高度参考输入的稳定跟踪.

基于非线性干扰观测器的直升机滑模反演控制

针对3自由度直升机俯仰控制系统,提出一种基于非线性干扰观测器的滑模反演控制方法.用一种非线性干扰观测器观测系统的不确定性和外界干扰,通过选择设计参数,可以使观测误差指数收敛.对引入非线性干扰观测器后的系统采用滑模反演法设计控制器,控制律的设计保证了闭环系统的稳定性,从而达到对直升机俯仰系统跟踪控制的目的.仿真结果表明,该方法能够较理想地观测干扰,减小控制器的输出,改善系统的控制性能.

基于非线性干扰观测器的二阶动态Terminal滑模在近空间飞行器控制中的应用

针对近空间飞行器飞行包络大、飞行速度快、气动参数变化剧烈、系统建模存在不确定性、受外界扰动大和控制精度要求高等特点,首先设计了基于二阶动态Terminal滑模的控制方案.Terminal滑模能在有限时间收敛的特性加快了系统跟踪速度;二阶动态滑模的引入,使得滑模面及其部分阶导数为零,并且得到在时间本质上连续的控制器,有效克服了传统滑模的抖振问题.然后采用非线性干扰观测器逼近复合干扰.根据复合干扰逼近值设计控制器补偿项,进一步提高控制精度和削弱抖振.基于李雅普诺夫理论,严格证明了系统稳定性.最后将所设计控制方案用于近空间飞行器姿态角跟踪仿真实验,仿真结果表明了该控制方案跟踪精度高、速度快、鲁棒性强,且有效去除了滑模的抖振.

应用非线性干扰观测器的反推终端滑模飞行控制

针对飞机机动飞行时模型非线性、气动参数和力矩干扰不确定性的特点,提出一种基于非线性干扰观测器的反推终端滑模控制方案.该方案利用非线性干扰观测器逼近系统不确定性,取消了不确定性上界已知条件.反推设计过程中结合动态面控制设计虚拟控制律,能避免计算复杂性问题,通过引入快速终端滑模控制策略,提高了系统收敛速度和稳态跟踪精度.采用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统所有信号一致终结有界.对某战斗机进行6自由度机动飞行仿真,验证了该控制方案的有效性.

基于非线性干扰观测器的不确定非线性系统鲁棒轨迹线性化控制

针对一类不确定非线性系统,基于轨迹线性化控制方法(TLC)及非线性干扰观测器技术(NDO)研究了一种新的非线性鲁棒控制策略.TLC是一种有效的非线性跟踪和解耦控制方法,但当系统中存在内部未建模动态和外界干扰时,当前TLC控制器性能将显著下降.本文利用NDO对系统中的不确定项进行估计,其输出与TLC控制律结合来对消不确定性的影响.最后通过一个数值仿真实例验证了本文提出的方法的有效性,仿真结果表明该鲁棒轨迹线性化控制方法具有很好的干扰衰减能力和鲁棒性能.*

基于非线性干扰观测器的空天飞行器轨迹线性化控制

研究一种新的空天飞行器基于非线性干扰观测器的轨迹线性化飞行控制方案。轨迹线性化控制是一种新颖有效的非线性跟踪和解耦控制方法,但空天飞行器飞行过程中存在的建模误差和外界干扰等不确定因素将导致其性能下降甚至失效。为了满足空天飞行器高精度高稳定控制的要求,本文利用非线性干扰观测器对系统中存在的不确定进行估计,其输出用以设计新的补偿控制律,从而使当前轨迹线性化方法的控制性能得到改善。最后利用该方案设计出空天飞行器飞行控制系统,通过高超声速飞行条件下的仿真,验证了该方法的有效性。

非线性干扰等效浓度校正法在电感耦合等离子体原子发射光谱法测定低合金钢中硼的应用

以盐酸和硝酸作为消解试剂，采取高压密闭微波加热方法对低合金钢样品进行消解。通过考察低合金钢中常见元素以及铁基体对硼各灵敏线的干扰情况，确定B208．959nm作为分析线，建立了非线性干扰等效浓度校正一电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定低合金钢中硼的方法。通过考察铁基体对硼产生的干扰等效浓度与自身质量浓度之间的非线性关系，建立校准曲线。为了确保无需稀释可以直接测定铁基体含量，选择灵敏度较低的Fe218．719nm作为分析线并建立铁校准曲线。考察了不同质量浓度铁在波长B208．959nm处对硼产生的干扰等效浓度，利用多项式拟合铁质量浓度与产生硼的干扰等效浓度之间的校准曲线为y=（0．01225＋0．00008ρ）／（1＋0．0000410）。将实验方法用于某不锈钢标准样品中硼的测定，结果与参考值相吻合，测定结果的相对标准偏差（RSD，n=6）在3．7％～5．3％之间。

基于非线性干扰观测器的L_2滤波反步控制

针对一类多输入多输出高阶不确定非线性系统,提出一种基于非线性干扰观测器的L2滤波反步控制方法。利用非线性干扰观测器对系统的未知复合干扰进行在线估计,基于李雅普诺夫稳定性理论设计指令滤波反步控制器,避免常规反步法由于对虚拟控制迭代求导造成控制器复杂的问题,设计L2干扰抑制鲁棒控制器减弱了观测器误差对控制精度带来的影响。针对某三阶不确定非线性系统进行仿真验证。研究结果表明:非线性干扰观测器能够有效估计系统的复合扰动,且L2干扰抑制方法能够在观测器存在误差时提高控制精度。

非线性干扰观测器方法实现受扰混沌系统同步

研究了一类具有参数摄动和外界干扰的混沌系统的同步控制问题。将系统的内部参数变化和外部干扰总称为复合干扰,用一种非线性干扰观测器对复合干扰进行在线观测估计,并将干扰观测器的输出用于设计动态补偿控制器以抵消不确定性对系统性能的影响。仿真结果表明:本文设计的非线性干扰观测器能很好的逼近复合干扰,减小控制器的输出,改善系统的控制性能。

基于非线性干扰观测器的转台反演鲁棒控制研究(英文)

针对转台系统三框耦合干扰和不平衡负载干扰等非线性因素的影响,提出了基于非线性干扰观测器的转台鲁棒Backstepping控制器。首先,阐述了鲁棒反演控制器的设计及稳定性证明;其次,通过设计并选择合适参数的NDO控制器,并进一步保证NDO控制器的全局指数稳定性及其有效性。实验仿真表明,这种新型鲁棒控制器能够很好地克服了转台现存的非线性因素影响,非常适合高精度飞行仿真转台系统的鲁棒控制。

基于改进滑模趋近律和非线性干扰观测器的PMSM位置跟踪

针对永磁同步电机(PMSM)在实际运行过程中会受到参数摄动和外界不确定干扰等非线性因素影响,导致电机控制性能下降,位置跟踪精度降低。提出将滑模控制(SMC)与反演控制(backsteeping control)结合设计非线性控制器,对反演滑模控制中的趋近律做出改进,提出一种基于指数趋近律的双幂次趋近律,并利用非线性干扰观测器(NDOB)观测和估计干扰,对其进行补偿。最后利用MATLAB/Simulink进行仿真,结果显示,该方法在一定程度上提高了电机位置控制精度,减小了位置跟踪误差,同时增强了系统抗干扰能力。

基于非线性干扰观测器的VTOL飞行器跟踪控制

研究了输入存在不确定干扰的垂直起降(VTOL)飞行器的跟踪控制问题,提出了一种基于非线性干扰观测器对干扰进行实时估计的控制方案。为便于控制器设计,采用坐标变换和输入变换将原系统解耦成一个最小相位误差子系统和一个非最小相位误差子系统,将原系统的输出跟踪问题转换为两个子系统的镇定问题。为使所设计的控制器能够保证两个闭环子系统指数稳定,基于非线性干扰观测器,采用滑模变结构控制和最优控制,对两个子系统分别设计了控制器。仿真结果表明,所设计的控制器在输入干扰作用下能保证跟踪控制的稳定性,对干扰具有良好的鲁棒性。

非线性干扰图像下远程船舶目标自动检测仿真

在对非线性干扰图像下的远程船舶目标进行自动检测的过程中,存在大量干扰信息,导致传统的基于G^0分布的CFAR远程船舶目标自动检测算法,由于致力于排除干扰,导致大量目标信息被过滤,保留下的目标信息较少,提出一种基于能量判决与相似度度量的非线性干扰图像下的远程船舶目标自动检测算法,依据海面与天空辐射特性不同的特点,采用最大类间方差法对海天线进行检测及定位,确定目标潜在区域,依据像素点和海天线距离的大小完成空域加权,利用门限处理进一步对非线性干扰图像进行去噪处理,建立边缘能量函数,利用能量判决对远程船舶目标位置进行自动检测,为了适应船舶目标大小的改变,采用双窗口相似性度量函数对目标的大小进行确定,进而实现非线性干扰图像下的远程船舶目标自动检测。仿真结果表明,所提方法具有很高的检测性能。

基于非线性干扰观测器的风电机组自适应反演滑模控制

为了提高风力发电系统最大功率跟踪控制的工作性能,根据大范围风速波动运行条件的特性,设计了一种基于非线性干扰观测器的自适应反演滑模控制器。针对风力机单质量动态模型中气动转矩不容易获取的特点,利用非线性干扰观测器进行气动转矩的实时估计。基于最佳转速法,设计了一阶滑模控制器和反演滑模控制器。结合不确定项的自适应控制,进一步抑制滑模控制器的输出抖振、平滑转矩输出。通过与传统PI控制和一阶滑模控制的仿真比较,验证了该文所述控制器的正确有效性。