四旋翼飞行器的自适应鲁棒滑模控制器设计

针对四旋翼欠驱动系统的姿态控制问题,提出一种自适应鲁棒滑模控制方法。对四旋翼系统实现了双环控制,内环为姿态控制,外环为位置控制。根据牛顿-欧拉方程建立了四旋翼系统的动力学模型,针对系统中的外部扰动和参数摄动等不确定性因素,设计了基于Lyapunov稳定控制算法,内环使用自适应鲁棒滑模控制;外环使用鲁棒控制。仿真和实验表明所提控制策略对外界扰动和模型的不确定性具有较强的鲁棒性。

地面失重实验系统的控制器设计

主要讨论在地面上模拟空间微重力环境时,地面失重实验系统的控制器设计.从目标物体的静止和运动两种情况,分析了目标物体碰撞后的运动学关系,在垂直方向上通过恒张力控制来模拟目标物体太空失重的状态,提出了在极坐标下对碰撞后的目标物体进行偏转角度和偏转位移的跟踪,保证移动机器人和捕获目标在一个平面.给出了对应的驱动电机的数学模型,针对模型中不确定参数的控制,采用优化后的模糊小脑模型的控制器构成一种自学习控制器,并对带有未知负载干扰的失重系统进行实验研究.仿真实验结果表明,该控制器具有较强的鲁棒性以及良好的跟踪特性.

交流伺服系统摩擦力补偿和优化滑模仿真

低速稳定性是伺服系统的一个重要性能指标。低速下,摩擦力的扰动引起伺服控制系统的不稳定。首先建立了伺服系统的动力学模型。模型由线性部分和非线性部分组成,非线性部分主要由摩擦力等扰动组成,使用最小二乘支持向量机对摩擦力等非线性部分、不确定参数进行辨识。其次,建立了基于线性伺服控制系统和摩擦力模型的补偿控制系统,并提出使用改进的优化滑模控制算法,同时对采样时间周期提出了优化选择。仿真结果显示:使用支持向量机建立的摩擦力模型能够较准确地反映系统低速摩擦力情况,对系统的低速补偿效果良好。低速时,误差控制在0.5r/min;通过实验研究,使用了摩擦力补偿和优化滑模控制后伺服系统的低速性能得到了改善和提高,克服了低速爬行现象。

基于MSP430的低功耗煤气表系统设计

以煤气表充值为研究对象,设计了一套基于红外遥控的低功耗充值系统。该系统以MSP430G2553超低功耗单片机为核心,从硬件和软件两个方面设计了降低功耗方法,主要完成了安全充值、数据显示,以及煤气表的流量测量、剩余价格的显示、余量的显示和漏气等报警功能。实验结果验证了系统设计的合理性。该系统功耗低、操作方便、计量准确,同时可根据用户需要增加支持中文短信的GSM模块,能够及时、方便地进行远距离报警,提高煤气的安全使用。

移动机器人运动轨迹仿真

研究移动机器人运动轨迹优化控制问题,移动机器人在运动轨迹跟踪中性能指标受到各种因素的影响,如量化误差、摩擦和电机转矩脉动等非线性因素等。在移动机器人运动中,系统中的有些参数是时变的、负载扰动难以测量,所以难以建立准确的数学模型。为解决上述问题,提出建立移动机器人的运动模型,针对模型中的不确定和扰动,设计了滑模变结构控制器。对于控制器参数的确定,通过改进的粒子群算法进行优化选择。由于机器人的不完整非线性特性,在移动中受到过程系统噪声和量测噪声的影响,应用增广Kalman滤波器对有色噪声进行滤波处理。仿真和实验结果显示:优化后的Kalman滤波器的滑模控制器在移动机器人中的应用能够较好地消除系统噪声误差和量测噪声,提高轨迹跟踪控制精度。

“自动控制原理”课程案例式教学方法探索

本文针对"自动控制原理"课程内容偏向理论、学生学习积极性不高等问题,在一系列教学改革措施的基础上提出案例式教学方案。方案中以电子设计竞赛中简易旋转倒立摆为研究对象,将倒立摆数学建模和PID控制算法应用到简易旋转倒立摆系统的分析中。本文通过对这一案例的分析表明了案例式教学方法有助于学生深刻理解自动控制理论,能够将课程理论知识与实际应用相结合,提高学生学习兴趣。

基于ARM的自动打包温度控制系统

针对自动封装结构对温度控制要求较高的问题,提出了一种基于ARM Cortex-M3为MCU的控制方案。阐述自动封装工作原理,介绍硬件、软件系统设计。

一种改进ADAM-CNN模型的钢筋混凝土腐蚀检测方法

针对钢筋混凝土腐蚀检测中单一传感器或检测方式获取锈蚀特征信息不足及准确率不高等问题,提出一种改进神经网络模型结构下对集成阳极梯、应变力、温度传感器的多传感器数据融合检测方式。首先将一维多传感器数据二维化,采用卷积核对特征信息滤波提取,提取后的信息平展后连接BP残差神经网络层,增强浅层低非线性度特征信息向深层网络的直接传递和重复利用,提高网络模型的拟合及泛化能力。针对ADAM优化算法在模型训练后期学习率可能震荡不收敛问题,引入分段学习率衰减策略抑制后期震荡,同时对二阶矩估计梯度变化进行调整,提高迭代收敛效率。仿真结果表明,改进后的ADAM-CNN算法模型具有更好的分类性能,在钢筋腐蚀样本测试集上的平均准确率为96.2%。

东营凹陷南斜坡沙四段高频沉积旋回对滩坝砂体的沉积控制作用

在东营凹陷南斜坡的沙四段地层中,常发育典型的湖相滩坝砂体沉积。详细观察表明,这些滩坝砂体在垂向上常发育较为对称的高频基准面上升半旋回和下降半旋回,且对滩坝砂体的沉积过程有明显的控制作用。通过测井曲线的频谱分析,高频基准面的变化与米兰柯维奇轨道气候周期有着密切的关系,而单砂体规模的滩坝砂体在平面展布上又有着明显的对称性。这些都表明滩坝砂体主要沉积在湖平面升降转换的相对稳定期,同生断层活动产生的陡坎或隆起会有助于滩坝砂体的富集。可根据滩坝砂体的垂向沉积序列和组合方式来判断滩坝主体的分布位置。

基于给定收敛律的四旋翼高阶滑模控制器设计

针对四旋翼飞行器系统存在外界未知扰动和建模误差不确定性等问题,提出一种新的基于给定收敛律算法的高阶滑模控制方法。设计给定收敛律控制器,定义积分形式滑模面,将符号函数与滑模变量的导数相结合进行控制,有效抑制了系统抖振;基于Lyapunov函数理论,引入可调变量,证明了控制系统的稳定性,推导了有限时间内收敛性;通过对四旋翼飞行器控制系统进行仿真,实现了在有限时间内高精度的准确跟踪期望轨迹,提高了控制精度和鲁棒性。

悬挂式重力补偿系统精密跟踪方法

介绍了一种用于研究空间机器人微重力条件下的工作特性的悬挂系统——悬挂式重力补偿系统,并给出了悬挂模块的动力学模型.通过数值求解与仿真,运用非线性规化求出了一定条件下的最优控制参数;用正交试验寻优、基于时间最优控制的试凑法证明了优化模型的解正确性.该研究为空间机器人地面试验系统模拟微重力环境下精密跟踪运动提供了最优控制方法.

基于切换时刻参数化法的切换系统问题求解

研究了子系统切换次序固定的切换系统最优控制问题的数值解法。对于该类问题,主要是寻找最优切换时刻和最优控制策略使得性能指标最小。提出了切换时刻和控制向量同时参数化的方法,把该类问题转化成与之等价的非线性规划问题进行求解。为了优化切换时刻,引入一个新的标准化的时间变量,对时间段进行了标准化处理,然后用基于控制向量参数化的方法,把该切换系统最优控制问题转化成非线性规划问题,数值计算采用序列二次规划进行求解。最后对3个切换系统最优控制问题进行仿真,仿真结果证明该方法是有效的。

四旋翼飞行器准滑模反步法控制设计

针对四旋翼无人飞行器自主飞行问题,提出了一种基于准滑模反步法的控制方法。该方法主要通过建立四旋翼飞行器的动力学方程,在选择指数趋近律的基础上,使用饱和函数sat(s)代替趋近律中的符号函数sgn(s),有效地削弱了系统中的抖振现象,克服了模型中的不确定因素。通过仿真和实验,验证了该控制方法的有效性。与传统的PID控制方法相比,能够较好地抑制干扰,克服了系统的不确定性。

GC-MS测定香瓜中苯醚甲环唑残留量不确定度的评定

介绍气相色谱-质谱联用法(GC-MS)测定香瓜中苯醚甲环唑残留量不确定度评定的方法,建立数学模型分析不确定度的来源,并对其各个分量进行量化和合成。结果表明:标准曲线拟合和重复性测量所引入的不确定度分量最大;当香瓜中苯醚甲环唑含量为0.1351 mg/kg时,其扩展不确定度为0.0118 mg/kg(k=2)。

测量不确定度的科学评定及相关概念浅析

本文对测量不确定度及误差等相关概念进行简单的分析讨论 。

工程认证背景下自动化类专业创新实践教学研究

工程认证在推进我国高校工程教育教学改革、提高工程教育质量上发挥着重要作用,“机器人学”“自动控制理论”等实践教学应结合工程认证的核心理念,优化教学设计、教学方法并加强教学实践环节,以培养学生的创新能力。机器人等自动化技术作为新工科的重要组成部分,能为机器人学课程的实践教学研究提供新的视角。文章以工程认证的核心理念为依据,通过改变以往单调的授课模式,增加数字课堂、小组学习和案例实践学习等教学环节,帮助学生更好地学习基础知识,提升自身的创新能力和实践动手能力。

仿真技术助力全国大学生电子设计竞赛

全国大学生电子设计竞赛是电气信息类专业最有影响力的专业竞赛之一,学生接受赛前培训以及竞赛过程接近于小型电子产品的开发。而电力电子类题目是竞赛10几年来每次都出现的内容。对10多年来电力电子类题目进行了分析和分类,针对性地提出了解决方案,并对其仿真验证进行了研究,特别是仿真软件的选用,基本模块特征和仿真方法等。快速有效的仿真将会提高开发效率,提高准确性,非常有利于电子设计竞赛成绩的提高,更会为学生今后的研发工程师之路提供保障。

永磁同步电机滑模自适应控制

在永磁同步电动机速度控制过程中,外界干扰、参数变化、系统模型不精确等给系统控制精度带来很大影响。电机控制系统采用电流环、速度环双闭环控制。电流环采用SVPWM调制的矢量控制;速度环采用滑模自适应控制,滑模控制对外界干扰、参数变化等不敏感,结合自适应控制可削弱滑模控制产生的抖振。然后利用MATLAB平台对系统进行仿真,仿真结果显示,采用滑模自适应控制的电机启动时转速和电流超调量小、并能快速达到稳定运行状态;在外加干扰时系统转速和电流有微小波动,但能快速恢复到稳定运行状态。与简单的滑模控制相比,滑模自适应控制器不仅响应速度快、超调小,并且克服了抖振、具有较好的稳态精度和动态性能。

基于电磁法的钢筋混凝土腐蚀度检测研究

钢筋锈蚀已成为钢筋混凝土结构失效的重要诱因,电磁传感器电路中元件参数的选择直接影响钢筋锈蚀信息的检测结果。基于电感耦合的钢筋锈蚀检测传感器原理,运用Saber软件仿真研究了传感器电路中电容值、电感线圈值对传感器性能参数(谐振频率、Dip的宽度和深度、谐振频率差)的影响,为传感器电路的最佳元件参数的选择提供了依据,使得传感器能高效地检测出混凝土中钢筋锈蚀信息;传感器电路用工业板搭建,通过对电路板布线的优化及元件的合理布局,提高了钢筋锈蚀信息检测精度,同时简化了传感器的面积,为后续的传感器的封装与安装提供了便利。

一种基于单片机的超声波传感器的研究与设计

以AT89S52单片机为主控制器完成一种较高精度超声波测距器的设计。对系统存在的测量误差进行详细分析并给出提高精度的可行性方案。