定量反馈理论(QFT)及其设计应用

本文总结了定量反馈理论（ＱＦＴ）的设计特点、基本原理和设计过程，综合论述了多输入多输出、非最小相位／不稳定、时变／非线性不确定系统的ＱＦＴ研究方法，介绍了ＱＦＴ目前在国外的研究进展及应用情况。

基于定量反馈理论的气动调节阀控制系统设计

为了使气动调节阀控制系统满足工业过程对于模型不确定性的鲁棒性要求,设计了1种基于定量反馈理论(QFT)的气动调节阀控制系统。基于QFT的控制器是1种二自由度控制器结构,由前置滤波器和反馈控制器组成。QFT对于控制对象的不确定性具有很强的鲁棒性,能够较好地避免气动调节阀控制系统在工业过程中受到的干扰和模型不确定性影响。通过对气动调节阀控制系统进行仿真分析,验证了基于QFT的控制方法能够较好地避免该系统的不确定性,使得该系统具有较强的鲁棒性,满足相应的性能指标要求。与传统基于常规比例积分微分(PID)控制方法的气动调节阀控制系统相比,基于QFT控制方法的气动调节阀控制系统更加适用于工业过程。

基于定量反馈理论(QFT)的三轴仪轴向力伺服控制系统的研究

以电液伺服三轴仪伺服轴向力的伺服系统为研究对象,采用定量反馈理论(QFT)设计的鲁棒控制器进行控制其设计,并利用AMESim软件建立液压系统的动态数学模型,代替传统的传递函数所建立模型的进行联合仿真。研究表明,QFT控制器可以有效抑制参数扰动,如弹性负载刚度变化、油液有效体积弹性模数变化,系统摩擦力变化。工程上易于实现,可以有效地改善伺服三轴仪的控制性能。

定量反馈理论发展综述

定量反馈理论是一种基于频域的鲁棒控制理论,可以用于具有高度不确定性的单变量线性/非线性系统、多变量线性/非线性系统控制器设计.本文概述了定量反馈理论的基本原理、设计过程以及特点.总结了近年来QFT在提高系统性能、鲁棒稳定性、自动设计以及应用等方面的最新研究进展,并且给出了一些已有的理论应用成果.最后讨论了进一步的研究方向.

飞机侧向通道的MIMO定量反馈理论鲁棒控制

文中提出了一种将飞机侧滑角与倾斜角之间的耦合影响看成是回路干扰的 MIMO 定量反馈理论解耦控制方法。通过对某型飞机侧向通道的仿真表明:该方法能够满足性能指标要求,解耦效果良好。

基于定量反馈理论的飞行仿真转台鲁棒控制

采用定量反馈理论 ,可以设计具有参数不确定性的飞行仿真转台的鲁棒控制系统 .分析和总结了定量反馈理论的基本原理和设计过程 .采用QFT设计了某型飞行仿真转台的反馈控制器和前置滤波器 ,组成了转台的控制系统 .实验结果表明 ,当转台的负载发生变化时 ,系统仍然能够保持良好的跟踪性能 .这证明了系统的鲁棒性 .此外 ,与PID控制的对比表明 ,QFT控制能够克服摩擦非线性 ,具有良好的抗干扰性能 .QFT在飞行仿真转台上的成功应用说明了该方法具有工程实用价值 .

基于定量反馈理论的EHA控制器设计

定量反馈理论(QFT,QuantitativeFeedbackTheory)是一种鲁棒控制器设计方法,具有很好的工程实用性,在液压伺服控制领域得到了广泛应用.建立电动静液作动器(EHA,ElectricalHydrostaticActuator)模型并简化后,基于定量反馈理论进行了内外环控制系统的设计.内环控制电动机转速,主要保证其快速性;外环控制舵面的转角,要兼顾跟踪性能、鲁棒稳定性和抗干扰能力.设计过程中考虑到了电动机、液压系统的参数不确定性和各种飞行状态下的负载变化情况,并根据内外环性能指标生成边界条件.仿真结果表明控制器不仅对参数变化具有鲁棒性,还能很好地抑制输出干扰带来的影响,使一体化电动静液作动系统充分发挥其转矩高、功率密度大、易于维修和模块化的优点,对整个飞控系统的性能提高有很大帮助.

基于定量反馈理论的电压源换流器高压直流输电系统鲁棒控制器

PI控制是基于电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统控制器的主流,但面对系统的不确定性时,PI控制器表现出较弱的运行性能。针对这一问题,在传统矢量控制策略的基础上,结合定量反馈理论,提出了一种新的鲁棒控制策略。该策略在设计中可以考虑相位信息,直观地权衡控制器复杂性与性能指标,设计方法简单,易于工程人员现场调节和操作。在不同的运行条件下,用PSCAD软件对控制系统进行了仿真,并与PI控制器下的系统性能进行对比。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的鲁棒性和动态性。

基于定量反馈理论的火炮随动系统鲁棒控制研究

针对火炮随动系统由于参数摄动及非线性扰动等因素导致控制精度不高的现象,提出一种基于定量反馈理论(QFT)的火炮随动系统鲁棒控制策略。在建立带有不确定参数的火炮随动系统模型的基础上,以某火炮随动系统为例,利用回路整形法设计控制器,分析验证该控制器作用下系统稳定性、跟踪性及鲁棒性,并研究带有参数摄动、输出扰动等情况下系统的时域响应。研究结果表明,所设计的QFT鲁棒控制器能够满足火炮随动系统性能指标要求,有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能,证明了该方法的有效性。

基于定量反馈理论的AMT离合器接合控制研究

研究机械式自动变速器 (AMT)离合器的接合控制 .通过对离合器传动系动力学分析 ,建立了车辆起步时变速器输入轴速度与离合器接合位移之间的传递函数模型 .由于模型中存在参数的不确定性 ,利用定量反馈理论原理 ,设计了变速器输入轴速度鲁棒控制系统 .仿真研究表明 ,当车辆起步时的挡位和载荷变化时 。

基于定量反馈理论的汽车转向控制系统设计

提出一种基于定量反馈理论的主动前轮转向策略 ,通过反馈控制系统控制汽车的动态特性 ,以跟踪汽车转向理想横摆角速度 .进而提出了基于定量反馈理论的主动四轮转向策略 ,使得汽车重心处的侧偏角和车体横摆角速度实现了解耦控制 .多种情况下的非线性仿真结果表明 。

定量反馈理论和神经网络的融合控制与仿真

针对自旋导弹的不确定性和强非线性,提出了将定量反馈理论QFT与神经网络控制相融合的控制器的设计算法。采用基于神经网络的PID控制算法,获得初始控制器,克服QFT初始控制器设计的盲目性,然后采用QFT设计对系统进行调整。综合考虑了对象的不确定性范围和对系统性能指标的要求,实现了自旋导弹俯仰通道鲁棒控制器的设计,并对该自旋导弹控制系统的模型进行非线性仿真。仿真结果表明,与基本QFT控制器相比,所设计的系统具有良好的稳定鲁棒性和性能鲁棒性,可以用于同类具有大的不确定和强非线性控制系统的设计。

直驱式电液伺服转叶舵机定量反馈理论鲁棒控制

针对直驱式电液伺服转叶舵机转动惯量大、时变不确定、水动力负载复杂的特点,提出了一种带有负载力矩观测补偿器的定量反馈理论鲁棒控制器的设计方案。在不考虑负载波动的前提下,解决了直驱式电液伺服转叶舵机由于系统的不确定性和存在干扰而不能准确控制的问题,有效降低了控制器设计的难度。同时,引入负载力矩动态观测补偿方法,对负载力矩进行动态实时补偿,有效提高了控制器的刚度和响应速度。试验结果表明:该控制器能有效地提高直驱式电液伺服转叶舵机的控制精度和稳态误差,具有良好的动态性能和鲁棒性。

基于定量反馈理论的液压机驱动系统复合鲁棒控制

针对液压机驱动系统参数摄动和不确定性的特点,建立了系统数学模型,提出了动梁速度外环控制和压力内环控制的分级复合鲁棒控制策略。外环级应用定量反馈理论,设计了鲁棒性较强的速度跟踪控制器和前置滤波器。内环级设计了基于径向基函数的神经网络扰动观测补偿器,运用Lyapunov稳定性定理证明了提出的干扰观测器对扰动抑制的有效性,可在不确定因素存在的情况下实现期望的系统压力跟踪控制。仿真结果表明:该控制方案对系统不确定性的抑制作用明显,且能提高液压机驱动系统的跟踪性能,具有较好的鲁棒稳定性,可有效实现速度切换瞬态过程的平顺性。

基于定量反馈理论的攻击型无人机鲁棒飞行控制系统设计

针对攻击型无人机这一类参数大范围时变并且带有参数有界不确定性的对象,提出了一种基于定量反馈理论(Quantitative Feedback Theory,QFT)与预定增益控制理论相结合的飞行控制系统设计新方法,并基于该方法设计了攻击型无人机俯仰通道鲁棒飞行控制系统。仿真结果表明,所设计的飞行控制系统对于无人机全飞行包线内参数变化及参数有界摄动具有强鲁棒性。

基于特征结构配置／定量反馈理论的飞行控制系统设计研究

针对飞机侧向通道的耦合问题,研究了特征结构配置(EA)在侧向解耦和增稳控制中的应用。研究发现,基于EA的QFT能够很好地解决飞行控制系统由于模型参数的不确定性而造成的鲁棒性设计问题,具有良好的解耦性能,同时也能避免飞控系统设计中过设计问题而引起的舵饱和问题。

综合定量反馈理论与特征结构配置的飞行控制系统优化设计

定量反馈理论(QFT)是一种新颖的频率域鲁棒控制技术,在N ichols图上开展分析与设计。针对大包线范围内系统模型变化大的特点,可采用QFT设计横航向控制器。由于QFT主要针对单输入单输出(SISO)系统进行分析,因此首先应采用特征结构配置(EA)理论将无人机的横航向模态进行近似解耦,将多输入多输出(M IMO)系统转化为SISO系统,再采用QFT进行控制系统设计。本文将两种控制方法结合起来,构成综合优化飞行控制方法,针对某型无人机包线范围内选取的18个状态点组成的控制对象模板进行控制设计,并进行非线性仿真。仿真结果表明设计的控制器使得无人机在全包线范围内具有较好的性能和鲁棒稳定性。

基于定量反馈理论的数控进给控制器设计

首先介绍了定量反馈理论(QFT)及其发展,总结了QFT的设计特点、基本原理和设计过程。然后提出了QFT设计方法的几点说明。最后以一数控进给系统为例,采用了QFT设计方法设计了数控进给控制器,计算和仿真结果表明定量反馈理论是一种设计数控进给控制器的有效方法。

利用定量反馈理论的PID控制器设计

定量反馈理论是目前鲁棒控制领域中具有较强工程实用价值的一种设计方法,而PID控制器由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高,因而成为应用最为广泛的控制器.本文中介绍了利用定量反馈理论设计的PID控制器,并对两自由度控制结构系统进行了数值仿真,验证了控制器的有效性.

基于定量反馈理论的工业机器人关节控制方法

工业机器人系统由大量的关节驱动装置来实现自身运动和各种动作,机器人的关节控制是工业机器人系统控制中最基本和核心的控制过程.针对机器人关节控制的非线性、时变性和不确定性的特点,研究应用定量反馈理论(QFT)对工业机器人的关节进行控制的方法,并使得设计的控制器具备较好的抗干扰性和鲁棒性.通过分析验证可知,使用QFT设计的控制器完全能够满足设计要求,十分适合于工业机器人关节控制,且易于工程实现.