基于频域特性的伺服系统控制器设计

伺服控制系统在工业机器人、数控机床等高速高精度运动控制系统中有着广泛应用,伺服系统控制器是决定其性能优劣的关键,为此提出一种基于频域特性的伺服系统控制器设计方法。通过设计控制器改变系统开环频率特性,然后分析开环频率特性来评估系统的闭环性能,进一步依据开环频率特性和设计指标调整控制器参数使系统达到理想性能,最后在闭环响应中检验控制器设计效果。为了验证所提方法的有效性,以PID控制器和基于内模原理的LQR控制器频域设计为例在自主研发的伺服云台控制系统中进行实验。实验结果表明,基于频域的控制器设计方法提升了控制器设计的效率和伺服系统的性能。

空间飞行器自动对接控制系统的多变量频域设计方法

本文研究了空间飞行器自动对接控制系统的多变量频域逆奈氏阵列设计方法。首先建立了跟踪飞行器和目标飞行器相对运动的数学模型。然后根据最后接近阶段的飞行特点,给出了实现对角优势的新方法。最后将此方法应用于本文的实例中。

专家系统支持下的多变量系统频域设计法

由Rosenbrock,MacFarlance等英国学者发展起来的线性多变量控制系统的频域设计法,其实质是一个带有试凑性质的频域设计法,人机交互频繁,且需要一定的经验,这就要求发展具有良好的人机交互环境及一定智能的多变量系统频域设计法的CAD软件包,AI技术,尤其是专家系统(ES)在开发这种新一代的CAD软件包中起着极其重要的作用,文中主要分析了逆Nyquist阵列法(INA)中需要人的经验进行指导的地方,并在此基础上用产生式规则建立了相应的知识库,同时还提出了基于动态数据库专家系统的体系结构。

微型无人机低空变量喷药系统设计与雾滴沉积规律研究

针对我国施药机械和农药使用技术严重落后带来的农药用量大、资源有效利用率低、农作物产量和品质下降等问题,设计了微型无人机脉宽调制型变量喷药系统,并利用风洞的可控多风速环境,通过荧光粉测试方法对悬停无人机变量喷药的雾滴沉积规律进行了试验研究。变量喷药系统由地面测控单元和机载喷施系统两部分组成,基于Lab Windows/CVI的地面测控软件,采用频率为10 Hz、占空比可调的脉冲信号经无线数传模块远程控制机载喷施系统;机载喷施系统以ARM Cortex-M3系列的STM32F103VC微处理器为核心,接收地面控制信号实时调节电动隔膜泵电动机转速,以改变系统喷雾压力和喷药量,实现变量喷雾调节。悬停风洞试验中,选择了PWM占空比、喷孔直径、电动离心喷头转速等变量,对不同距离和风速条件下雾滴沉积效果进行了试验研究。试验结果表明,风速是影响雾滴沉积效果的最显著因素,雾滴沉积以抛物线形式分布在采集区域,沉积高峰区随风速增加不仅远离喷头,且飘移沉积量逐渐减少;雾滴粒径在风速小于3 m/s时对沉积效果影响不显著,当风速大于3 m/s时,不同粒径的雾滴均发生飘移,飘移沉积量明显减少且沉积范围向远离喷头运动;粒径101.74μm的雾滴更易发生飘移,沉积高峰区集中在距离喷头4 m以外,且飘移沉积量明显低于粒径164.00μm与228.16μm的雾滴。

球磨机控制系统的一种频域方法设计

针对球磨机制粉系统的特点，介绍了一种多变量频域设计方法———反标架正规化（ＲＦＮ）设计方法的基本理论及设计步骤。将该方法应用于球磨机制粉系统，并利用ＣＡＤ软件包进行控制系统的设计。将该控制系统与采用解耦理论所设计的控制系统进行比较，从理论和仿真结果两方面说明了该方法应用于制粉控制系统设计的独有的优越性———系统具有较强的鲁棒性。

自适应电力系统稳定器设计的频域方法

本文提出了一种自适应电力系统稳定器设计的频域方法。这种自适应稳定器通过在线估计系统中发生振荡的频率与阻尼,调整稳定器参数,以保持向系统提供足够的阻尼,从而使其能够适应电力系统运行方式及工况的变化,达到抑制振荡,提高系统稳定性的目的。文中给出了设计实例及详细的非线性仿真结果。

一种多变量系统的内模解耦控制设计方法

针对多变量强耦合的被控系统,提出了一种简化的内模解耦控制设计方法。其宗旨是首先根据对象的名义模型,设计常数阵预补偿器,对其进行对角优势化,进而利用补偿后的主对角线元素作为内模控制设计的内部模型,并基于此内部模型设计多通道内模控制器,同时设计了对角形滤波器。对某加热炉温度控制系统的仿真研究结果表明了该方法的有效性,控制系统具有很好的解耦能力和较强的鲁棒性。算法简单,易于实现,具有较好的工程应用价值。

结构保留电力系统多变量频域反馈模型

本文建立了一个新颖的结构保留电力系统反馈模型,并以多变量奈魁斯特(Nyquist)判据分析了实际的电力系统小干扰稳定性问题,验证了该模型的优越性。

一类欠驱动系统的频域反步法设计

现有的状态空间反步法存在着设计上的问题,如对非线性函数求导的项数过多,且鲁棒性较差。结合一类欠驱动系统的控制设计,提出一种频域反步设计方法。该方法不同于标准的反步法,不是在每一步加一个积分器,而是每一步设计一个输出反馈回路。这样系统将更为紧凑,也更便于实现。每一步的回路都采用H∞设计。为了解决线性化设计可能带来的非线性尖峰现象,控制回路中增加饱和设计。以无动态联系的欠驱动系统为例来进行讨论。因为这类系统是欠驱动系统设计的难点,其相对阶不能定义,且其未建模非线性不能用有界算子来描述,而且还起一种正反馈的作用。

时变系统的Laguerre模型辨识及设计变量(2)——Kalman滤波法

文章考虑动态线性系统的时变参数是平稳的AR(1)变量,系统为时变的Laguerre模型时的传递函数估计的均方误差(MSE)。在缓慢时变和高阶模型下,利用Kalman滤波算法,得到MSE的近似表达式。最后得到了Kalman滤波算法的设计变量的最优解。

航空涡轮喷气发动机双变量控制系统设计

Under twin variable control with the equal low compressor speed and equal low turbine exit temperature,the twin spool turbojet can obtain higher power performance.In this paper,firstly,the engine dynamic model with two inputs and two outputs is deduced.Then with the aid of LQR theory,the optical regulator of twin variable control system is designed,and the approaches for processing some problems existed in the design process are recommanded.Finally,the control system designed in terms of optical method is simulated numerically.The results show that,in the condition of a state perturbantion on the system,the transient performance of the system recovered to original state is more satisfactory,and the variation of control mediators is in allowable limits of the controllers.

多变量系统的H^∞设计方法

H~∞设计方法是近年来迅速发展起来的一种多功能设计方法。本文首先介绍了该方法所用到的主要数学工具,从标准优化问题的形成,问题的求解等方面概述了H~∞设计方法的理论框架,并分析了这一设计方法的发展趋势。

连续流粮食干燥控制系统变量分析与结构设计

针对粮食干燥影响因素多且不确定,以及测量结果存在滞后的问题,提出了连续流粮食干燥被控变量和控制变量的选择方法,通过实验数据对影响粮食干燥过程的各因素及各因素对粮食出口含水率的灵敏度进行了分析。结果表明,影响较大的因素有排粮电动机转速、热风温度、粮食初始含水率,影响较小的因素有环境温度、热风和冷却风风量、粮食初始温度。设计了连续流粮食干燥过程自动控制系统的控制结构,引入微分环节可有效抑制因测量而造成的滞后现象。

基于H_∞控制的多变量系统PID控制器设计

研究了基于环路成形Ｈ∞控制的多变量系统ＰＩＤ控制器设计。为了能方便地在实际工程中实现复杂的控制，提出了采用多变量ＰＩＤ控制器逼近所得高阶控制器的方法，并给出了如何选择影响闭环系统性能的预补偿器方法。这种设计方法的主要特点是，只通过调整反映闭环系统的鲁棒稳定性与时域性能的一个设计参数，便可以得到ＰＩＤ控制器。仿真结果表明，所得的多变量ＰＩＤ控制器具有较好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。

倾斜转弯高超声速巡航飞行器多变量频域法解耦设计

文中研究了一种耦合严重的倾斜转弯高超声速巡航飞行器俯仰/偏航通道的自动驾驶仪设计问题。首先设计了一种比例-积分型的预补偿阵对耦合模型进行预补偿,然后对近似解耦的俯仰/偏航通道分别设计了自动驾驶仪,设计方法物理概念清晰,自动驾驶仪结构简单。仿真表明自动驾驶仪解耦效果明显,具有良好的指令跟踪性能和抗干扰能力。

奶牛变量饲喂送料系统的设计

设计一种奶牛饲喂送料系统,其主要由行走机构、料仓、搅拌装置、饲料输送装置、控制系统、射频识别装置等部件组成。阐述其工作原理及其关键零部件的设计,并对其进行三维仿真虚拟装配。所设计的系统可根据奶牛个体体况的不同而饲喂不同重量的TMR混合饲料。计算结果表明,其投料精度小于等于5%,投料效率可达240头/h。所设计的送料系统具有成本低、结构简单的特点,可以满足变量饲喂的使用要求,对小型个体奶牛养殖户实现节本增效具有重要的现实意义。

时变系统的FIR模型辩识及设计变量

文章考虑时变系统辨识中辨识设计变量的最优化问题。时变系统的参数可用平稳的AR( 1)随机过程描述 ,时变系统的FIR模型传递函数估计的均方误差 ,记作MSE ,它可以用一个较简单表达式来逼近它。作者在MSE极小的意义下 。

线性多变量反馈系统频域法CAD软件包

MSFDCADP是一个在个人计算机上用编译BASIC语言建立的、以多变量系统现代频域法为基础的CAD软件包。它包括正、逆Nyquist阵列法设计,并矢展开法设计,数据处理模块和系统仿真模块。本文介绍了MSFDCADP的设计原则、层次结构和功能,并给出了所用的一些核心算法。最后用两个设计实例说明了MSFDCADP应用的有效性。

用专家系统确定优化设计变量的初始值

在电机优化设计中，设计变量初始值的可行性是优化设计成败的关键。本文介绍智能化的专家系统与优化设计的组合应用，着重说明专家系统从根本上解决初始值可行性问题，从而保证电机优化设计顺利可靠地进行。

时变系统的Laguerre模型辨识及设计变量(1)

文章考虑动态线性系统的时变参数是平稳的AR(1)变量,系统为时变的Laguerre模型时的传递函数估计的均方误差(MSE)。在缓慢时变和高阶模型下,利用随机梯度算法,得到MSE的近似表达式。该文利用Laguerre模型取代FIR模型,减小了MSE,降低了模型的阶次,最后讨论了随机梯度算法的设计变量的优化问题。