基于不确定干扰估计器的永磁电机控制研究

研究了一种基于不确定干扰估计器(UDE)的永磁同步电机控制策略。根据UDE控制理论,设计UDE控制器代替双闭环矢量控制中的传统PI控制器,增强了电机系统对外部干扰和内部参数变化的抗扰能力,并通过仿真与实验对控制策略进行验证。结果表明,针对突变干扰以及参数不确定性等影响因素,UDE控制器相较于PI控制器具有更好的鲁棒性。

基于滚动策略的不确定干扰下场桥调度问题研究

目前影响集装箱港口装卸效率的"瓶颈"从岸边作业转移到堆场作业.合理的场桥调度方案不仅可以提高堆场作业效率也可以配合集卡、岸桥,提高整个港口的装卸效率.而在实施场桥调度方案时,总会出现各种不确定干扰因素使得原先的方案不能正常实行.针对这一问题,本文提出一种在滚动窗口策略下处理不确定干扰因素的场桥调度流程,即当出现干扰时,触发窗口再调度机制,以减少干扰的影响.并且建立了以任务完成最大延迟量最小化为目标的混合整数规划模型,采用改进遗传算法对模型进行求解.通过案例分析对比,验证了算法的有效性以及滚动窗口策略下场桥调度方案更优,更符合港口的实际运营.

四旋翼不确定干扰前馈补偿与反步滑模姿态控制

针对四旋翼控制中由外部不确定干扰和系统参数不确定引起的具有时变特性的不确定界干扰问题,设计一种不确定干扰前馈补偿的反步滑模姿态抗干扰控制方法。采用牛顿欧拉方法建立带不确定干扰的四旋翼6自由度动力学模型,然后采用非线性干扰观测器对姿态系统中的不确定干扰进行观测估计,进而基于不确定干扰估计量的前馈补偿设计反步滑模控制器,最后通过Lyapunov理论验证了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的控制器可以有效解决外部干扰和系统参数不确定导致的系统高阶不确定性问题,实现不确定干扰下的四旋翼鲁棒控制,同时改善传统滑模中控制输入不连续的情况。通过仿真与抗干扰飞行实验验证了所设计的控制策略在应对快时变特性干扰时具有较好的鲁棒性。

不确定干扰约束下外集卡提箱策略

为提高集装箱码头作业效率,降低不确定干扰因素对外集卡提箱作业的影响,提出以滚动窗口策略处理干扰因素的方法,并建立以作业延误惩罚成本与场桥移动成本最小化为目标的混合整数模型,采用遗传算法(GA)进行求解。首先,利用滚动窗口策略得到在无干扰因素情况下的外集卡提箱作业调度方案;其次,当出现干扰因素时触发滚动窗口再调度机制对外集卡提箱作业顺序重新安排;最后,计算出各滚动窗口内最优的调度方案,提出总计划时间内最优作业方案。通过对不同情景下的案例求解结果进行对比分析,实验结果表明在无干扰情况下,滚动窗口策略下的最小作业成本比传统作业方式下降低了9%,而在干扰情况下滚动窗口策略优于传统作业方式15%,进而验证了算法的有效性以及滚动窗口策略对外集卡提箱作业的优越性。

具有未知干扰输入系统的滚动时域估计

针对具有不确定干扰输入信息系统,讨论了一种滚动时域估计(moving horizon estimation,MHE)方法。在系统含有未知干扰输入的基础上,利用最小方差无偏特性,得到了不受不确定输入影响的估计器。再融合预测控制的滚动优化原理,把系统的硬约束直接表述在优化问题中,并在每个采样时刻通过极小化优化问题的性能指标,估计出系统的初始状态和作用在系统上的扰动。仿真时与递推滤波方法比较,结果表明,MHE能处理系统约束,具有比递推滤波方法更好的估计性能。

飞行模拟转台非线性干扰观测器反步滑模控制器设计

针对考虑非线性摩擦、参数不确定性和电机力矩波动等不确定干扰的飞行模拟转台伺服系统鲁棒跟踪控制问题,提出了一种基于非线性干扰观测器的自适应反步全局滑模变结构补偿控制方案;该方案采用反步控制方法设计转速期望虚拟控制,然后利用非线性干扰观测器观测系统复合不确定性干扰,在此基础上,对引入非线性干扰观测器的系统设计自适应全局滑模变结构控制器,实现了飞行模拟转台伺服系统期望转角信号的鲁棒跟踪控制;通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统全局渐进稳定,且系统跟踪误差渐进收敛到零;仿真研究了非线性摩擦对飞行模拟转台伺服系统性能的影响,对比了高增益PD补偿控制方法与基于非线性干扰观测器的自适应反步全局滑模变结构控制方法的控制效果。

内外不确定因素同时估计与补偿的鲁棒分布式跟踪控制

本文研究了多运动体系统中领航者(leader)和跟随者(follower)同时受扰条件下的跟踪控制问题.针对3–DOF直升机模型的角度轨迹协同跟踪任务,设计并验证了基于跟随者不确定因素和外部领航者干扰同时补偿的分布式鲁棒算法.分别通过不确定与干扰估计器和扩张状态观测器实现对内外扰动的估计与补偿,恢复了标称系统的跟踪性能.证明了闭环估计误差和跟踪误差的最终界大小与估计器核心参数值的单调关系,同时给出了系统实现渐近跟踪的条件.利用数字仿真实验和"虚实结合"实验验证了内外干扰同时补偿的必要性和参数调节机制的有效性.

扰动补偿的陀螺稳定平台单神经元自适应PI控制

针对陀螺稳定平台受未知非线性干扰的影响,提出了一种基于扰动补偿的单神经元自适应PI控制策略。利用扰动观测器观测出各种扰动,将其作为补偿信号前馈到控制输入端,提高平台的抗干扰能力;同时利用神经元的自学习和自适应力对PI参数进行在线调整,保证了平台在外界扰动和系统参数变化情况下对目标稳定跟踪的能力。通过在某型号实验装置上的试验结果表明,该方法对不确定扰动具有较强的抗干扰能力,提升了稳定平台的自适应性和鲁棒性。

两轴平台式导引头伺服系统预设性能控制

为了提高两轴平台式导引头伺服系统的动态跟踪性能和鲁棒性,提出一种不依赖初始误差的预设性能控制方法,通过设计一种新的性能函数,取消了对初始误差必须可知的限制,简化了控制器的设计.针对该系统面临的复杂干扰、参数摄动等问题,以及跟踪精度要求高的特点,本文采用的预设性能控制方法可以将角度以及角速度误差控制在设定的性能函数界之内,从而保证了系统响应的动态和稳态特性.文中对算法的稳定性进行了Lyapunov证明,保证了系统的稳定性.仿真实验表明,文中的方法鲁棒性强、精度高,进一步提升了系统的跟踪性能.同时,算法的结构简单,应用前景广阔.

基于滚动窗口策略下场桥实时调度研究

在实施场桥调度方案时,总会出现各种不确定干扰因素使得原先的方案不能正常实行。对此,提出一种在滚动窗口策略下处理不确定干扰因素的场桥调度方案,即当出现干扰时,触发窗口再调度机制,以减少干扰的影响。并且建立以任务完成最小延迟量的混合整数规划模型,用改进的遗传算法求解。考虑到滚动窗口策略方法受到几个参数的影响,还对滚动策略的滚动窗口大小进行研究,通过算例分析得出较合适的参数搭配,使得场桥作业效率提高,达到任务完成最大延迟量最小化的目标。

基于新型UDE的无速度传感器PMSM滑模控制

为了改进应用滑模观测器(SMO)的无速度传感器永磁同步电机(PMSM)的控制性能,以减少滑模观测器抖振为目标,采用新型切换函数代替传统符号函数;应用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,对改进滑模观测器增益进行选取;针对负载突变或受到一定程度干扰时造成电机鲁棒性下降问题,提出一种基于不确定干扰估计器(UDE)的转速控制策略,以增强对内部参数变化和外部扭矩干扰的抗干扰能力。最后通过仿真和实验分析文中所提方案可以准确估算电机转速,抖振现象得到抑制,面对扰动,电机转速控制系统抗干扰能力较强。

藻类显微图像预处理算法研究

针对一类实时、量大、速度和自动处理要求高的图像处理任务,研究构造了一种图像预处理的快速算法RMP和一种基于饱和度阈值方法的彩色图象去干扰算法。通过比较,表明了该算法不仅处理效果不亚于传统算子方法,具有快速、简单、可靠,可有效去除大量不规则背景图象等优点,而且可以同时完成去噪声、保细节和锐化边缘的任务,实际的海洋湖泊藻类显微图像预处理仿真结果进一步显示了本文算法的实用性和有效性。

具有Markov跳的时滞中立系统的均方指数稳定

文章研究了带有Markov跳的随机中立系统的均方指数稳定性问题,考虑带有Markov跳的中立系统,并同时考虑了系统具有时滞及非线性干扰。该模型中所考虑的状态时滞和分布时滞依赖于Markov跳,所考虑的Markov跳是具有连续的时间和连续状态的Markov过程;基于Lyapunov-Krasovskii理论,利用积分不等式的方法,得到带有Markov跳的时滞中立系统均方指数稳定的充分条件;数值例子说明了该方法的有效性。

模型参考自适应滑模控制方法在前向像移补偿中的应用

为了提高航空相机的飞行分辨率,提出了一种基于模型参考自适应的滑模控制方法。用模型参考自适应算法对时变系统参数进行在线辨识,并改变滑模控制器的控制参数。采用基于衰减控制的变速趋近律作切换函数,加快系统收敛速度,减小切换过程中的抖动。实验结果表明,同PID控制方法相比较,模型参考自适应滑模控制方法将速度补偿误差降低了60%,相应地将航空相机的飞行分辨率提高了2倍。因此,基于此方法的前向像移补偿系统可提高速度跟踪精度和鲁棒性,对时变干扰力矩具有较强的抑制能力。

永磁耦合调速器节能性能试验

永磁耦合调速作为一种先进电动机调速节能技术,因其优良的可靠性已在火电厂电动机节能领域得到广泛应用。为提高绕组式永磁耦合调速器节能效果,本文在分析其调速及节能原理基础上,采用数学模型表达能量反馈系统;针对传统耦合调速器无法应对因负载转矩突变引起的调速误差问题,在调速系统中应用不确定干扰估计器(UDE)进行控制。采用MATLAB/Simulink软件对本文方法进行仿真分析,并通过电厂永磁耦合调速节能改造后一次风机用电量数据验证。结果表明:转矩突变时负载电动机启动到稳定时间约为0.17 s,且超调量极小;绕组式永磁耦合调速器可有效减少用电量,电厂永磁耦合调速节能改造后一次风机节电率为47.45%,一次风机每年可节约用电约98.5万k W·h。

基于UDE的永磁同步电机调速控制研究

由于负载突变或者受到一定程度干扰时会造成永磁同步电动机鲁棒性减弱,抗干扰能力下降等问题,文章提出基于不确定干扰估计器(uncertainty disturbance estimator,UDE)的永磁同步电动机速度控制策略。与传统PI控制策略不同,该文所提出的控制策略对内部参数变化和外部扭矩干扰具有鲁棒性,能够确保对于不同类型的扰动具有抗干扰能力,同时可以消除控制器参数的整定环节。通过Matlab/Simulink仿真建立永磁同步电机控制模型,施加不同类型的干扰,验证基于不确定干扰估计器的永磁同步电动机驱动速度控制方法的跟踪能力和抗干扰能力。

SMPMSM系统的无模型反步控制

电动汽车永磁同步电机(PMSM)驱动系统的参数不确定性以及逆变器非线性,将引起电机转速鲁棒性降低,导致电动汽车速度剧烈波动。为了提升电动汽车永磁同步电机驱动系统的快速响应性能和鲁棒性,提出了基于无模型的自适应反步控制(MF-ABC)。根据无模型控制的代数估计方法,建立超局部模型干扰估计器,再基于自适应反步控制框架,组建适合PMSM驱动系统高可靠性运行的MF-ABC控制。研究结果表明,所提出的控制器能够观测、估计和消除各种不确定性,包括系统未建模动态和外部干扰。MF-ABC估计出的干扰值可以用来描述干扰和分析误差。所提出的方案实时的提升算法计算效益,实现矢量控制的PMSM驱动系统MTPA模式高性能稳健运行的研究目标。通过dSPACE台架测试,证实提出的MF-ABC和传统反步控制相比实现了PMSM抗转矩干扰能力提升22%,阶跃响应的快速性提升0.02 s。实验结果证明,MF-ABC具有强抗干扰性和响应快速性。

基于自抗扰控制器的电液位置伺服控制系统的实验研究

常用的抗干扰控制方法依赖于对象的精确模型,这对受不确定负载干扰影响的系统是不现实的。PID控制虽然不依赖于对象的模型,但其抗干扰能力不强。针对这一问题,设计了不依赖对象模型的自抗扰控制器,并搭建了模拟受随机负载干扰的电液位置伺服控制系统实验台;然后基于自抗扰控制器,在该实验台上分析研究了该电液位置伺服控制系统的性能。

阀控电液伺服压力脉冲实验自抗扰控制方法

针对压力脉冲疲劳测试系统在测试过程中工件体积的不确定性以及脉冲疲劳测试系统的机械与液压双动态耦合问题,首先,提出通过奇异值摄动理论将压力脉冲疲劳测试系统的多动态耦合进行解耦降阶;然后,利用自抗扰控制算法实现对系统模型降阶误差以及体积参数不确定性等干扰的补偿,保证测试系统输出的压力对指令信号的准确跟踪;最后,对基于降阶模型的自抗扰算法的稳定性和误差收敛性进行理论和定量分析,并对算法的可行性和有效性进行联合仿真和实验验证.研究结果表明,基于降阶模型的自抗扰控制算法对压力脉冲疲劳测试系统中工件体积参数的变化具有良好的鲁棒性且能够有效估计和补偿系统模型降阶误差等干扰,其跟踪性能相比于传统的PID控制器最大提升35.4%.

考虑调运时间的舰载机备件供应系统模糊优化

不合理的备件供应严重制约舰载机的完好率,调运时间和供应量扰动是影响舰载机备件供应系统的关键因素。因此,针对备件供应系统的非线性和不确定性问题,利用备件生产和调运策略的模糊规则,建立模糊备件供应系统。考虑调运时间对供应造成的延迟效果和供应量的扰动约束,设计基于交叉模糊的鲁棒控制策略。以"尼米兹"号航母高潮演习为例,与常规鲁棒控制策略进行对比仿真。结果表明:基于交叉模糊的鲁棒控制能减少供应量扰动和备件供应调运时间引起的备件储存数量及总成本代价的波动,具有良好的有效性和快速性。