基于特征建模的全向车辆自适应跟踪控制研究

针对受自身特性和外界干扰的全向移动车辆稳定和高精度的跟踪控制问题,设计了一种基于特征建模的全向车辆自适应跟踪控制方法,建立全向车辆的特征模型,将模型特性整合到特征参数中,并用投影梯度法对特征参数进行在线估计,设计基于特征模型的全系数自适应控制律,并根据Lyapunov理论分析了该控制方法的稳定性。搭建Simulink仿真模型验证了所设计自适应控制方法的有效性与合理性。与其他控制方法进行对比,结果表明:该方法控制精度更高、自适应能力更强、具有更好的鲁棒性。

Trajectory tracking control of characteristic model for nonplanar hex-rotor UAV

The nonplanar hex-rotor unmanned aerial vehicle(UAV)has much higher driving property,greater payload capacity and damage tolerance than quad-rotor UAV.It is difficult to design a highperformance controller of easy engineering implementation for strongly coupled nonlinear hex-rotorUAV system.In response to this practical problem,an adaptive trajectory tracking control based oncharacteristic model for nonplanar hex-rotor is studied.Firstly,the dynamic model for the hex-rotorUAV is devised.Secondly,according to dynamic characteristics,environmental characteristics andcontrol performance requirements,the characteristic model of the hex-rotor UAV is constructed.Then,based on the characteristic model,a golden section adaptive controller is designed to realizetrajectory tracking.Furthermore,the stability analysis of the closed loop hex-rotor system is given.Finally,the validity of the proposed trajectory tracking control method adopted in the nonplanar hex-rotor UAV is demonstrated via numerical simulations and hex-rotor prototype experiments.

基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制

针对高速列车运行过程中因不确定运行阻力和模型误差等因素产生的系统误差,提出了新的基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制策略,实现了其对给定目标速度曲线的渐近跟踪。首先通过动力学分析,基于特征建模方法和参数辨识,建立了存在系统误差的高速列车特征模型;其次,利用扩张状态观测器对系统误差的估计能力,设计了基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制器,并结合广义最小方差方法对控制器参数进行了优化,使其在存在系统误差时仍能实现对给定速度曲线的渐近跟踪。该控制策略能够有效处理系统误差带来的不确定性,提高控制精度,从而保障高速列车的安全可靠运行。为了验证本文所提方法的有效性,以CRH380A型高速列车为被控对象进行仿真实验。仿真结果表明设计的补偿控制方法在列车存在未知系统误差的情况下仍能保证理想的控制性能。

采用柔性机构和砰-砰控制优化剪切线高速甩尾

针对剪切线开卷机带卷甩尾易引起相邻设备损坏的问题,结合甩尾分析和冲量原理,放弃传统的减速模式,采取恒速通过模式,由换向阀和砰-砰控制优化实现定位功能。控制压头辊自动下落到开卷机和压头辊初始位置之间的黄金分割点,通过疏导通道减小甩尾幅度。控制开卷机料尾梯度张力,并采用带柔性减震器的压料机构来减弱料尾能量。实际生产表明,对甩尾进行综合治理后的系统极大地减小了高速甩尾冲击力,大大降低了对相邻设备的破坏效应,同时提高了生产效率。高速甩尾的优化治理,推进了甩尾机理的探讨和对策的研究。

一种改进的感应电机最大效率控制技术研究

在分析感应电机最大效率控制技术基础上,提出了两项改进措施。首先针对传统方法搜索慢,收敛性能差的缺点,提出了一种混合搜索技术,即通过电机损耗模型离线计算励磁电流设定值的下限,采用黄金分割法在已经缩小的范围内进行搜索;其次针对搜索过程中转矩脉动问题,提出了一种转矩电流前馈补偿方案。为了获得良好的暂态响应,在转矩或者设定速度发生改变时,励磁电流重新恢复到额定值,详细的切换方案也被提出。实验和仿真验证了方案的实用性和有效性。

挠性航天器大角度机动的全系数自适应控制

本文研究全系数自适应控制方法在挠性航天器大角度机动控制中的应用，针对中心刚体带挠性板的航天器，设计了包括黄金分割控制、逻辑微分控制和逻辑积分控制的全系数自适应控制方案，并进行了挠性结构卫星单轴气浮台全物理仿真实验。实验结果表明，所设计的控制方案具有机动速度快、超调小。

黄金分割控制的收敛性和稳定性研究

研究了基于特征模型的黄金分割控制律的稳定性和收敛性问题。针对特征模型,首先选取一组广义最小方差控制目标函数中的多项式,求出在该组目标函数下的广义最小方差控制律。通过对比可知该控制律与基于特征模型的黄金分割控制律相同。进而基于广义最小方差控制的稳定性和收敛性结果给出了基于特征模型的黄金分割控制律的闭环控制性质,并且在理论上给出黄金分割控制参数λ的物理意义以及选取的理论依据,为其在工程上的应用进一步奠定了理论基础。

基于对象特征模型描述的智能控制

目前出现的一些智能控制，大多数要靠现场试凑确定控制器结构和参数，缺乏事先按要求进行控制器设计的完整思想．为此，介绍一种新方法——基于对象特征模型描述的智能控制．该方法的基本思想是根据对象的特征模型描述和控制要求，设计智能控制器．它设计简单，使用方便，一般不需人们现场试凑调整．论文阐述了本方法产生的背景、基本原理和组成，智能控制器的设计以及多个实际工程的应用情况．

一种迭代黄金分割法的独立光伏系统

针对光伏发电系统的宽范围输入及高利用率要求,采用变步长迭代黄金分割法实现最大能量捕获控制。首先,在工程软件环境下对光伏系统进行动态仿真,仿真结果表明系统可行性及算法的稳定性。在此基础上,设计了以浮点型数字信号处理器TMS320F28035为控制芯片的能量转换硬件电路,并完成了黄金分割算法的软件实现。实验结果验证了算法的有效性,系统在环境变化时30ms即可收敛到新的最大功率点,跟踪速度快,同时具有鲁棒性强和效率高的特点,算法的实现为工程实践和光伏发电系统推广应用提供了一种可工程化的寻优控制算法参考。

黄金分割在自适应鲁棒控制器设计中的应用

本文基于全系数自适应控制理论,介绍黄金分割自适应鲁棒控制器的设计方法及其实际应用,并从理论上证明了:在采样周期满足一定条件下,对于参数未知、线性定常或慢变的二阶对象,黄金分割自适应控制器可以保证控制系统在起动过程中的稳定性和良好的过渡特性。从而为二阶系统在初始过渡过程阶段实现自适应控制提供了理论依据。本文最后给出了仿真研究结果。

多变量全系数自适应控制系统稳定性的研究

研究了多变量全系数自适应控制系统的稳定性 ,重点研究了多变量黄金分割反馈控制系统的稳定性问题 .论文从线性时变离散系统的李雅普诺夫稳定性分析方法入手 ,研究了两输入两输出黄金分割反馈控制系统的稳定性 ,给出了系统渐近稳定情况下对各回路时变参数变化速度的约束条件 ,以及对耦合状态变量的约束条件 .

超声波电机黄金分割自适应转速控制

针对超声波电机的明显非线性特征,研究适当的转速自适应控制策略。建立能够较好表述超声波电机控制特性的三阶特征模型。基于该模型,以电机驱动电压频率为控制量,设计黄金分割自适应转速控制器。根据对实验结果的分析,给出逻辑积分控制律、微分控制律等方法以进一步改善转速控制性能。实验表明了所提控制方法的有效性。

一种有约束的神经网络预测控制方法

针对非线性系统的控制问题,提出了一种采用黄金分割法的神经网络预测控制算法。该算法以神经网络作为预测模型,以黄金分割法用于优化控制器,其中以系统输入的约束条件作为黄金分割法的动态搜索区间。该算法解决了控制量的范围和变化速度受约束的情况下,未知非线性系统的预测控制问题,通过仿真研究证明了该算法计算速度、稳定性和抗扰动能力。

一种交叉线干扰情形下列车晚点恢复运行控制方法

铁路网络中,在相互交叉的运行线上,列车运行之间存在着相互影响.一条运行线上的列车若发生晚点,会与其他运行线上的列车发生冲突即同时要求进入同一个信号闭塞分区.待避的被干扰列车须在进入冲突区域前被迫减速甚至停车,从而形成列车运行时分损失.减速幅度即列车在冲突区域开放时刻的速度直接影响被干扰列车运行时分的损失程度.本文提出了一种最优接近速度控制方法,采用黄金比例搜索算法确定被干扰列车在冲突区域开放时刻的最优速度与位置,并设计相应的启发式算法计算被干扰列车的运行控制方案,使其尽早通过冲突区域,减少列车运行时分损失.案例分析表明,与传统的最大牵引策略和绿灯通过策略相比,本文提出的方法可使被干扰列车更早通过冲突区域,有利于尽快恢复被干扰列车的正常运行,减少列车晚点.

基于黄金分割法的阶梯式约束预测控制

针对约束开环稳定系统,提出一种基于黄金分割法的阶梯式约束预测控制算法.采用阶梯式控制策略降低预测控制在线计算量,并引入黄金分割法处理系统约束条件,通过在线优化计算当前时刻的预测控制增量,进而得到预测控制量.最后,通过仿真实例,验证了所提出的算法有效性.

电动车用感应电机最大效率控制技术研究

从电动车用感应电机的基本特性出发 ,建立了考虑铁耗的感应电机转子磁场定向模型 .在分析电机损耗的基础上 ,提出了一种混合搜索技术 ,即通过电机损耗模型离线计算励磁电流设定值的下限 ,采用黄金分割法在已经缩小的范围内进行搜索 .为了保证系统的动态响应 ,给出了模式切换的准则 .通过实验和仿真 。

捷联式陀螺仪再平衡回路数字控制研究

针对模拟式再平衡回路在数字量输出和应用现代控制技术方面存在缺陷,提出了一种捷联式陀螺仪数字化再平衡回路的设计与实现方式.首先介绍捷联式陀螺仪再平衡回路的三种实现方式,提出设计与实现再平衡回路的方法;其次对整个回路建立数学模型,针对数字再平衡普遍存在的量化误差问题,采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法设计回路控制器;最后对整个回路进行仿真,验证数字式再平衡回路性能.仿真结果证实提出的回路实现方式能有效地提高捷联式陀螺仪的性能.

基于特征模型的火箭发动机伺服控制系统设计

以新型大推力火箭发动机为研究对象,提出了基于特征模型的伺服系统控制器设计方法。首先,介绍了特征建模理论并讨论了特征模型参数范围;其次,采用人工蜂群算法实时估计火箭发动机伺服系统特征模型参数,使其满足特征模型输出与实际系统输出特性等价条件;最后,使用黄金分割自适应控制律保证系统在参数估计过程中的闭环稳定性,同时引入前馈跟踪控制律,逻辑积分控制律和逻辑微分控制律使伺服控制系统快速、精确跟踪线位移指令并改善动态性能。仿真结果表明,设计的火箭发动机伺服控制系统指令跟踪精度高,动态特性良好,鲁棒性强。

一种基于矢量控制的异步电动机节能策略

为了降低异步电动机运行时的损耗,提高运行效率,提出了一种在线搜索节能优化控制方法。通过在一定工况条件下,在线搜索定子电流isq与isd最优比值,使得电动机输入功率最小,损耗最低。该方法不需要随电动机转矩变化而重新搜索最优值,减少了搜索次数、搜索时间和搜索过程的转矩脉动,且该方法不需要复杂的算法,易于实现。通过搭建硬件实验平台,验证了该方法的正确性和有效性。

吸气式高超声速飞行器特征模型自适应控制

针对吸气式高超声速飞行器纵向刚体动力学的跟踪控制问题,给出了基于特征模型的自适应控制方案。通过选取攻角作为额外的输出,给出了这类系统的特征建模方法,其中,系统被分为速度子系统和高度子系统。针对速度子系统,建立了一阶特征模型;针对高度子系统,建立了二阶多输入多输出特征模型。基于所得到的特征模型,本文设计了全系数自适应控制律,不仅实现了速度跟踪和高度跟踪,也实现了攻角跟踪。数值仿真验证了该方法的有效性。