基于分数阶模型的直流降压变换器自抗扰控制

针对直流降压变换器中电感和电容的分数阶特性,本文提出了一种基于分数阶模型的分数阶自抗扰控制方法。首先,采用状态空间法构建Buck变换器的分数阶模型,并利用绝对误差积分准则验证建模方法的准确性。其次,在分数阶模型的基础上,设计了分数阶扩张状态观测器对扰动进行估计和补偿,并提出了分数阶自抗扰控制器,然后给出了闭环系统的稳定性证明。最后,通过对两类功率不同的Buck变换器进行仿真和实验,验证了所提方法具有良好的电压跟踪性能与噪声抑制效果。

分数阶模糊自抗扰的机器人手臂跟踪控制

为了解决传统控制方法在处理机器人手臂多关节运动轨迹控制问题时的精度低、稳态误差大、响应速度慢等缺点,提出一种基于分数阶模糊自抗扰控制器的机器人手臂轨迹跟踪控制方法:利用跟踪微分器,实现关节速度和加速度的无传感器提取;采用分数阶PID控制器,实现本质上为分数阶系统的机器人手臂的无差控制;利用模糊控制,实现分数阶PID参数的实时优化,提高系统整体控制性能。通过仿真实验对比了所提方法与传统PID控制器的控制性能,MATLAB/SIMULINK中的仿真结果表明,提出的控制器在轨迹跟踪的响应速度和稳态误差等方面具有非常明显的优越性。

气动变载荷加载系统的分数阶PID改进型自抗扰控制

为了研究机构在复杂压力作用下的材料性能,设计了一套气动变载荷压力加载系统用来模拟复杂压力加载作用。但由于在实际气动压力加载系统应用中存在易受干扰、时滞性大和非线性等问题,难以实现给定波形的精确跟踪。为了提高气动变载荷压力加载系统的跟踪精度,设计了一种分数阶PID(proportion integration differentiation)改进型自抗扰控制器应用于气动变载荷压力加载控制之中,该控制器利用分数阶PID取代常规自抗扰控制器中的非线性状态误差反馈器,因此结合了分数阶PID控制器良好的动态性能和自抗扰控制器良好的抗干扰能力。和常规自抗扰控制进行了仿真和试验比较,结果表明,该控制算法响应速度快,跟踪精度高,抗干扰能力强。

双连杆柔性关节机械臂分数阶线性自抗扰控制

针对双连杆柔性关节机械臂的柔性振动和受外部干扰的问题,提出了一种复合控制器的控制策略。通过拉格朗日方程建立了考虑关节柔性的刚柔耦合的机械臂动力学模型,使用奇异摄动法对机械臂系统解耦,使其分解成代表刚性部分的慢速子系统和代表柔性部分的快速子系统;对于慢速子系统,设计了带有前馈补偿的分数阶线性自抗扰控制器来抵抗内外扰动,实现了机械臂的高精度的轨迹跟踪,对于快速子系统,采用微分补偿项补偿,来抑制关节的柔性振动,从而达到系统稳定。实验和仿真结果表明,系统可以有效地实现双连杆柔性关节机械臂的轨迹跟踪,并且相对于整数阶线性自抗扰控制器有着更好的动态性能和鲁棒性。

ADRC FRACTIONAL ORDER PID CONTROLLER DESIGN OF HYPERSONIC FLIGHT VEHICLE

Active disturbance rejection controller（ADRC）uses tracking-differentiator（TD）to solve the contradiction between the overshoot and the rapid nature.Fractional order proportion integral derivative（PID）controller improves the control quality and expands the stable region of the system parameters.ADRC fractional order（ADRFO）PID controller is designed by combining ADRC with the fractional order PID and applied to reentry attitude control of hypersonic vehicle.Simulation results show that ADRFO PID controller has better control effect and greater stable region for the strong nonlinear model of hypersonic flight vehicle under the influence of external disturbance,and has stronger robustness against the perturbation in system parameters.

飞机纵向运动自修复控制律设计

为使飞机在舵面故障时仍能稳定操纵,设计了一种纵向运动自适应控制律。采用链式力矩分配策略将因平尾损伤而损失的控制力矩分配到推力矢量舵面,重构舵面控制和控制器参数自适应调节。仿真结果表明:当舵面正常时,由于控制器本身的鲁棒性,控制参数调整很小即可获得非常好的控制效果;当舵面损失超过80%时,采用自适应控制律进行参数调整后误差振荡减少、超调很小,获得了良好的控制效果。