基于变论域模糊补偿的空间机器人自适应控制

相比地面环境,太空环境中机器人系统暴露在宇宙射线中更容易受到外部干扰,且因难以维护和燃料消耗等原因带来的质量和惯性等系统参数变化使得其更容易存在系统不确定性。针对载体位置不受控的漂浮基空间机器人系统存在系统不确定性和外部干扰的问题,提出了一种基于变论域模糊控制的轨迹跟踪控制方法。在使用计算力矩控制器求解标称系统控制力矩的基础上,使用变论域模糊控制对系统不确定性和外界干扰带来的误差进行补偿。论域范围的实时变化使变论域模糊控制可以适用于不同时刻的不同误差范围,从而有效提高了系统的响应速度,减小了系统的稳态跟踪误差。最后通过李雅普诺夫方法证明控制方案的稳定性,并通过数值仿真证明了控制方法的有效性。

液压伺服系统的变论域自适应模糊控制

针对液压伺服系统的参数不确定性和高度非线性等问题,提出一种变论域自适应模糊控制方法。设计一种自适应律,利用不同时刻反馈回来的误差信息在线调整控制系统参数,实现实时自适应调整,避免了传统模糊控制过度依赖模糊控制规则的问题;基于自适应模糊控制系统,将系统误差及误差变化率作为输入,伸缩因子参数作为输出,提出伸缩因子自调整函数,达到对液压伺服系统高精确高响应的控制。MATLAB/Simulink仿真结果表明:变论域自适应模糊控制方法有效提高了轨迹的跟踪速度和跟踪精度。

污水处理过程多变量自适应变论域模糊控制

由于污水处理过程具有非线性、时变性和滞后性的特点,传统控制方法难以取得满意的控制效果。为了实现精确跟踪控制,提出了一种基于自适应变论域模糊控制(adaptive variable universe fuzzy control,AVUFC)的污水处理过程多变量控制方法,实现了溶解氧和硝态氮的底层回路控制。在AVUFC中,根据性能指标设计了基于自适应差分进化算法的伸缩因子调整策略,在线自适应调节模糊控制论域,降低工况变化对控制器性能的影响,提高控制器的动态性能和稳态精度。利用国际基准仿真平台BSM1进行实验验证。仿真结果表明,当入水流量和组分浓度发生剧烈变化时,所提出的自适应变论域模糊控制策略能够通过在线优化模糊规则以快速适应复杂工况;与PID控制、模糊逻辑控制、定式变论域模糊控制等方法相比,自适应变论域模糊控制在平稳性、抗干扰性和瞬态响应能力方面更具优势。

基于变论域模糊控制的VSG自适应控制策略

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制在负载扰动或电网频率波动下引起的有功功率与输出频率振荡问题,结合变论域思想提出一种VSG改进模糊自适应控制策略。首先,建立VSG有功频率环小信号模型,分析虚拟惯量与阻尼系数对系统暂态过程的影响,为参数选取提供依据。其次,依据功角特性曲线确定参数与输出频率间的变化关系,以此为基础设计模糊控制器动态调节虚拟惯量与阻尼系数。之后,通过添加伸缩因子模糊控制器完成模糊论域的动态整定,其与增加模糊规则等效,可提高控制精度。最后,在Matlab/Simulink中搭建单机VSG模型,对几种自适应控制进行仿真对比,结果表明所提出的控制策略在抑制功率和频率超调及降低调节时间方面表现更加优异,验证了该控制策略的有效性和优越性。

基于变论域模糊补偿的机械臂自适应控制

针对存在建模不确定性和外部干扰的机械臂系统,设计了一种结合标称计算力矩控制器和变论域模糊补偿器的复合控制方案,其中利用变论域自适应模糊控制器对建模不确定项进行估计和补偿,利用计算力矩控制器求解标称系统控制力矩。针对伸缩因子设计的自适应律使得变论域自适应模糊控制器在不同时刻适用于状态空间的不同区域,提高了系统的响应速度,大幅减小了系统的稳态跟踪误差,而且跟踪过程平稳柔顺、抖振极小,从而提升了系统的轨迹跟踪性能。仿真结果和实体试验结果均表明所提方法具有有效性。

变论域自适应模糊控制在航机发电中的应用

航机发电系统是一个时变、非线性、强干扰、模型复杂,燃料供应不确定性大的复杂系统,应用传统的控制方法往往难于达到满意的控制效果变论域自适应模糊控制具有对模型无准确要求、响应快速、精度高、鲁棒性好、适应性强等优点本文将变论域自适应模糊控制器用于航机发电机组的调节与控制中首先详细的论述了控制器的结构设计、伸缩因子的选择方法,然后给出了具体的控制算法;最后给出的现场试验及试运行结果表明该控制算法在航机发电中切实可行,效果令人满意.

微生物燃料电池的变论域自适应模糊控制研究

微生物燃料电池因其特有废水发电能力而得到越来越多的关注。有效地控制系统是保障微生物燃料电池稳定运行的必要条件。微生物燃料电池本身固有时变、不确定、强耦合、非线性特性给其控制带来困难。在建立微生物燃料电池仿真平台基础上,针对恒压输出控制要求,设计微生物燃料电池的变论域自适应模糊控制器。仿真运行结果表明,该变论域自适应模糊控制器可以有效控制微生物燃料电池,实现恒压输出供电。

风力发电机组的变论域自适应模糊控制

建立了变速变桨距风力发电机组的简化模型。在此基础上,将变论域自适应模糊控制应用到风力发电机组的转速和桨距控制系统中,改善风力发电机组的风能捕获性能。变论域自适应模糊控制器在保持规则形式不变的前提下,论域随着误差的变化而变化。这种控制器不但具有经典模糊控制的优点,如不需要精确的数学模型,产生非线性控制动作,良好的动态性能等,而且具有较高的控制精度。仿真结果证明该方法改善了风力发电机组的控制性能。

基于自适应变论域模糊理论的CBR视频码率控制策略

针对H.264/AVC视频编码码率控制算法复杂度高的问题,提出了一种在CBR环境下采用自适应变论域模糊理论、辅以视频质量控制、编码控制和主动跳帧技术的码率控制方法,降低了算法的复杂度,提高了控制精度。仿真测试结果表明,该方法在保证CBR输出码率精度的条件下,与JVT-G012的方法相比,降低了算法复杂度,提高了重建视频图像质量,是一种有效的码率控制策略。

公路桥梁振动控制的变论域自适应模糊控制算法

采用变论域自适应模糊控制(VUAFLC)算法对地震作用下公路桥梁非线性振动控制的Benchmark问题进行研究。变论域自适应模糊控制算法通过在线调节模糊控制器的输入和输出变量的论域来改善传统模糊控制(FLC)算法的性能,基于Lyapunov函数方法设计了输出论域的自适应律。桥梁在不同场地类型和幅值的地震作用下的仿真分析结果表明,基于VUAFLC算法的主动分散控制策略能够有效抑制结构的地震响应;在控制力峰值几乎相等的条件下,控制效果优于传统的模糊控制算法和LQG最优控制算法。

一种变论域模糊控制自适应算法

针对受控系统非线性、时变性、复杂性和不确定性的特点,文中采用一种基于模糊控制的变论域自适应控制算法,将变论域引入模糊控制的隶属函数中,设计了输入函数的自适应律,并通过李雅普诺夫函数进行了稳定性分析.仿真结果表明在有干扰的情况下,算法能很好的跟踪系统输入,使系统跟踪误差小且能够保证系统的稳定性.该算法结构简单,具有良好的鲁棒性和动态性能,同时克服了系统参数变化对稳定性造成的不利影响.仿真实例表明了本算法的正确性和有效性.

基于LQR三级倒立摆变论域自适应模糊控制

针对传统模糊控制的不足,以三级倒立摆为例,应用变论域自适应模糊控制理论,给出了三级倒立摆的数学模型,并验证了其可控性。考虑到三级倒立摆为多变量系统,为了解决模糊控制器规则组合爆炸问题,利用LQR理论先设计出状态反馈器,再进行降维处理。最后利用变论域自适应模糊控制理论给出伸缩因子,从而得到变论域自适应模糊控制器。仿真结果表明,该方法控制精度高,具有良好的稳定性和鲁棒性,可实现倒立摆系统的随动控制。

航天器刚柔耦合非线性系统的自适应变论域模糊控制

研究了航天器刚柔耦合非线性系统的自适应变论域模糊控制问题;针对自适应变论域模糊控制器的稳定性设计这一难题,将输入和输出的隶属度函数分别用论域值表示成解析形式;引进李亚谱诺夫函数,设计了输入隶属度函数论域值的自适应律和输出隶属度函数中心取值的自适应律,最后针对由中心刚体Hub和大挠性结构组成的刚柔耦合航天器进行系统仿真,结果表明设计的自适应变论域模糊控制器是可行的。

基于变论域模糊控制的综采工作面围岩支护装置的研究

针对煤矿综采工作面围岩动态特性复杂、支护控制效果较差以及无法实现自适应控制等问题,本文基于变论域模糊控制理论设计了综采工作面围岩支护自适应控制装置,利用围岩强度、刚度和稳定性进行耦合,实现了在工作面移动过程中随围岩作用动态变化,实时调节液压支架的结构和参数特征。经现场测试后得出,当液压支架受到的外部载荷大于自身设定的压力值时,控制系统能够自动打开安全阀以实现压力开启适配现场的实际压力值,压力可以自动调节,并且响应耗时仅为2.85 s,控制误差小于4.2%,始终处于稳定支护状态,验证了方案设计的合理性。

波前校正的变论域模糊控制方法

自适应光学校正技术中常用的PID控制依赖于变形镜的响应模型,响应模型易受扰动影响因此标定过程较为复杂。针对此问题提出一种不依赖变形镜响应模型的变论域模糊控制方法,将哈特曼重构波前中提取的波面评价指标的残差参数与残差差分参数作为变论域模糊控制器的输入,对输出的比例积分微分参数进行自整定,实现自适应控制。利用Matlab进行变论域模糊控制方法与传统模糊控制方法进行对比的相关仿真。波前校正实验结果表明,变论域方法校正后波面数据优于传统模糊控制方法,波前残差的均方根值也更小。控制器系统性能实验中,传统模糊控制器的超调量偏大,而变论域模糊控制器的超调量几乎为零,调节时间也更短。变论域模糊控制方法在保证系统的鲁棒性,提升系统的快速性的同时,利用参数自整定的特性克服了扰动因素对变形镜响应模型造成的不利影响,提高了校正效率,对于波前校正更具有实用性。

基于LQR的二级倒立摆的变论域自适应模糊控制

针对传统模糊控制的不足,以二级倒立摆为例,采用了变论域自适应模糊控制理论。考虑到二级倒立摆为多变量系统,为了解决模糊控制器规则组合爆炸问题,利用LQR理论先设计出状态反馈器,再进行降维处理。最后利用变论域自适应模糊控制理论给出伸缩因子,从而得到变论域自适应模糊控制器。仿真结果表明,该方法控制效果好,鲁棒性强。

自主汽车的侧向H_∞自适应变论域模糊控制

自主侧向控制实现汽车自动调节转向和车道变换,是复杂的非线性控制系统.本文将变论域模糊控制,自适应技术和H∞最优控制理论相结合对自主汽车的侧向系统进行控制,提高了系统的鲁棒性和控制精度.设计直接自适应变论域模糊控制器,利用Lyapunov稳定性理论证明了整个闭环系统的稳定性.然后与H∞相结合,通过选取控制变量的权重因子,可以将逼近误差和外部扰动对跟踪误差的影响减小到任意给定的标准.最后把这种算法应用到了自主汽车的侧向系统的控制,仿真结果表明算法的实用性和有效性.

基于变论域理论的BTT导弹模糊自适应控制

针对BTT导弹控制系统所具有的非线性、快时变性以及模型不确定性问题,研究了一种基于变论域的模糊自适应控制器。通过选取合适的论域伸缩因子,提高控制精度;利用模糊模型逼近控制系统的非线性部分,采用李亚普诺夫方法证明所设计的非线性控制系统的渐进稳定性并推导出自适应律。最后对控制器进行了仿真验证,仿真结果表明跟踪性能良好。

参数在线调整的模糊自适应PID控制研究

PID是工程中最为广泛应用的控制器技术,因其需要在实际使用中多次凑试来确定参数,这个过程非常耗时。而且凑试出来的参数往往固定,虽然能够使被控系统最终达到控制要求,但收敛过程较慢。模糊PID的提出部分地解决了这些问题,通过偏差量来选择模糊规则表里的不同数值,达到了动态地调整PID参数的效果,使被控系统能够快速收敛。然而,模糊PID依然存在改进的空间,通过对模糊PID的输入论域和输出论域分别引入指数型函数作为伸缩因子的方法,使模糊PID的参数达到了在线调整的效果,实现了模糊自适应PID。通过仿真应用的比较结果,证实了提出的参数在线调整的模糊自适应PID控制方法,相较于普通的模糊PID具有更优的动态特性。