LabVIEW在电能质量监测系统中的应用研究

阐述了对电能质量参数监测与分析的必要性以及常规电能质量监测装置的缺陷,分析了利用虚拟仪器技术开发电能质量分析系统的可行性。将电压和电流信号的有效值、电网谐波及三相不平衡作为主要的研究对象,对电能质量指标的数学模型进行了研究和离散化处理,然后确定了系统总体设计方案,论述了利用LabVIEW开发本系统的各个功能原理。

带惯性轮的两轮机器人H_(∞)鲁棒控制系统

针对复杂环境中两轮机器人的实用性和平衡控制问题,构建了一种带惯性轮的两轮机器人H_(∞)鲁棒控制系统。首先,介绍了两轮机器人的机械结构及性能,通过惯性轮和底部双轮共同作用增强机体的运动能力,提升机器人对环境的适应性;其次,推导了坡面上带惯性轮的两轮机器人动力学模型;在此基础上,设计了一种基于H_(∞)鲁棒控制器的两轮机器人系统,实现了机器人姿态控制的自平衡稳定性、鲁棒性以及抗扰性;最后,仿真和实测实验验证了所设计机器人系统的可行性和有效性:机器人系统的倾斜角度可调范围更大、控制精度更高,可有效抑制由于机体振动和外界干扰对系统的影响。

基于逆系统的立方体机器人H_(∞)鲁棒控制

针对立方体机器人由复杂特性引起的模型不确定性以及易受外界扰动影响的问题,提出了一种基于逆系统的立方体机器人H_(∞)自平衡鲁棒控制策略。首先,基于所搭建立方体机器人的结构和运行方式,建立了其动力学模型并进行了可逆性分析,将构建的逆系统与原系统进行串接构成立方体机器人的伪线性系统;其次,利用线性矩阵不等式设计H_(∞)鲁棒控制策略以实现立方体机器人伪线性系统的自平衡稳定控制,并证明了闭环系统的稳定性。仿真和实测实验结果证明了所设计系统的可行性和有效性。

立方体机器人自适应滑模容错控制系统设计

立方体机器人具有多变量、欠驱动和非线性等复杂特点,针对其难以建立精确模型以及故障情况下系统稳定性的问题,设计并实现了一种基于自适应滑模容错策略的立方体机器人控制系统。首先,建立了所搭建的立方体机器人的动力学模型和故障模型;其次,利用滑模控制在滑动阶段对系统参数摄动的不变性和自适应律对系统广义误差的补偿,实现了系统的容错功能;同时,为了有效的抑制滑模控制中固有的抖振问题,提出了一种基于指数趋近律和幂次趋近律的组合趋近律;基于方法证明了所设计自适应滑模容错控制系统的大范围渐近稳定性。仿真和实测实验结果验证了所设计容错策略在立方体机器人的姿态控制中,具有较强的容错能力及较高的控制精度。

基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的立方体机器人自平衡控制

立方体机器人具有非线性、多变量、强耦合和欠驱动结构不稳定等特性。针对坡面上以棱边为支点自平衡的立方体机器人的控制问题,设计了一种基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的立方体机器人自平衡控制系统。首先,基于区间Ⅱ型T-S模糊模型对立方体机器人在坡面上以棱边为支点自平衡进行建模;然后,设计了基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的状态反馈控制器,并通过粗糙集对控制器的模糊规则进行约简;最后,实验验证了本文所设计立方体机器人坡面控制系统的可行性。通过实验结果对比可知,相比于传统比例积分微分(PID)控制系统,本文所设计的基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的控制系统能更好地处理立方体机器人系统的不精确性和外界扰动。