基于反步滑模法的输电线路巡检四旋翼无人机控制器研究

针对输电线路传统巡检效率低及准确率低的问题,笔者以四旋翼无人机作为研究对象,建立用于电力巡检的四旋翼无人机的数学模型,采用反步滑模控制方法,设计了无人机的位置控制器和姿态控制器,并与普通滑模控制方法作对比,通过MATLAB软件对上述方法进行仿真验证。结果表明,采用反步滑模法设计的无人机位置控制器和姿态控制器具有更强的鲁棒性,面对外界恶劣天气干扰依然能高效对电力线路进行巡检。

基于模糊滑模反步控制的自动装卸钻杆机械臂轨迹跟踪研究

针对现有矿井自动装卸钻杆机械臂运动轨迹跟踪方法精度低而导致施工效率低下的问题,综合应用模糊滑模控制与反步控制理论,提出模糊滑模反步控制钻杆机械臂轨迹跟踪法。采用扰动观测器对扰动信号进行估算,采用模糊理论描述滑模面与运动点的广义距离,以降低滑模控制中由速度瞬变所引起的抖振,并采用模糊滑模反步控制法对由系统扰动造成的误差进行补偿。针对钻杆机械臂的两个重要关节进行了运动仿真与试验测试。结果表明:两个关节的轨迹跟踪误差比模糊滑模控制分别减小了28.2%和22.6%。模糊滑模反步控制法有效降低了钻杆机械臂关节运动轨迹误差,极大提高了运动稳定性和响应能力。

断续导通模式的Buck变换器反步滑模控制

为进一步提高Buck变换器的控制性能,针对Buck变换器的非线性特性,考虑其在电感电流断续导通模式下的数学模型,采用反步滑模法设计了闭环控制器。基于系统生成器提出了数字控制器的实现方法,分析了其负载扰动和电源扰动特性。与PI控制方式相比较,在Buck变换器的启动阶段,采用反步滑模控制器的系统输出电压的上升速度快、调节时间短、超调小,当Buck变换器的负载和电源参数发生突变时,反步滑模控制的输出电压能够及时调整、扰动幅度小。比较结果表明反步滑模控制的优越性和SG设计开发的有效性,为现场可编程门阵列实现Buck变换器的数字控制器提供了新的设计流程,也为进一步研究其它直流-直流变换器的非线性控制提供了新思路。

泵阀复合式电液负载模拟器流量压力协调控制

针对地面半实物负载模拟实验存在的被测试舵机运动干扰问题,提出流量压力协调控制电液负载模拟方法,并基于泵阀复合电液负载模拟器的加载给出方案。围绕泵阀复合电液负载模拟器建立系统数学模型;基于对泵阀职能分工的思想,利用反步滑模控制器设计方法,分别为泵控闭式子系统和阀控子系统设计速度伺服和力伺服控制器。通过联合仿真,验证所提出的技术方案和控制策略的可行性及有效性。结果表明:所提流量压力协调控制电液负载模拟方法具有优良的加载性能,且对降低系统功耗有显著效果。

Buck变换器非线性控制器设计

针对Buck变换器的非线性特性,提出了采用反步法和反步滑模法控制非线性系统的控制策略。基于对Buck变换器数学模型的分析,论述了反步法控制器的设计,实现了当Buck变换器参数发生变化时,电容电压和电感电流对给定参考信号较好的跟踪;将反步法与滑模控制相结合,设计了反步滑模控制器,进一步改善了系统的跟踪性能。使用System Generator在Matlab环境下进行系统建模及仿真研究,结果表明,反步法和反步滑模法的非线性系统控制器效果良好。

考虑状态约束与执行器饱和的水下机器人轨迹跟踪控制

针对执行器饱和、模型参数不确定以及海流干扰等因素影响下的水下机器人,提出一种考虑状态约束以及执行器饱和的轨迹跟踪控制器.首先,构建水下机器人水平面轨迹跟踪误差方程;然后,对载体模型参数不确定性产生的模型误差以及海流干扰,设计一个非线性观测器进行估计并用于对控制器进行扰动补偿;接着,引入执行器饱和补偿系统、二阶滤波器以及滤波器误差补偿系统,设计命令滤波反步滑模控制器来控制水下机器人的水平面轨迹跟踪;最后,严格验证命令滤波反步滑模控制器的稳定性并进行数值仿真,验证所提出控制器的有效性.