低复杂度压缩感知中的快速观测方法

为了解决压缩感知采样系统中随机观测算法硬件实现复杂而确定性观测算法难以实现大信号高效测量的问题,提出了一种用于低复杂度压缩感知的快速观测方法.设计了m序列交织器对输入信号进行白化处理,然后对白化信号进行快速哈达玛变换并下采样得到测量样本.理论分析表明,该算法对应的传感矩阵满足准高斯特性.仿真结果表明,该算法对应的观测矩阵具有和随机观测矩阵几乎相同的性能以及更短的观测时间.该算法具有良好的测量性能并易于硬件实现,具有一定的实用价值.

基于改进型双幂次趋近律与全局快速终端滑模观测器的IPMSM调速系统滑模控制

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)速度环中存在的内部参数摄动与外部负载扰动等问题,为了提高速度控制系统的动态性和鲁棒性,该文提出一种基于改进型双幂次趋近律(IDPRL)与全局快速终端滑模观测器(GFTSMO)的滑模控制方法。所提趋近律在幂次项中引入系统状态变量,减少了稳态误差,解决了快速趋近滑模面和抖振抑制之间的矛盾。设计一种基于IDPRL的IPMSM滑模速度控制器。为了进一步减少系统状态的稳态误差,设计了一种GFTSMO,该观测器不仅能够减少趋近律的开关增益,还能实现系统扰动的准确补偿。仿真和实验结果验证了所提的滑模控制方法的可行性和有效性。

一种基于DOP值的GNSS超快速观测轨道精化模型

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)超快速轨道作为实时或近实时定位的重要参数,其精度与时效性是亟待解决的关键问题。针对超快速轨道观测后期精度降低的现象,提出了一种基于轨道参数精度衰减因子(dilution of precision,DOP)的定轨精化模型。首先,基于定轨观测数据,利用赤池信息准则对DOP值预报模型进行构建与优选;然后,以DOP值为自变量建立其与轨道状态参数之间的函数模型;最后,将高精度预报的DOP值回代入函数模型实现观测后期轨道精度的提升。为验证轨道精化模型,分别对观测数据长度和函数模型进行分析,结果表明,基于1 d的观测数据进行轨道模型精化最优,且不同函数模型无明显差异。基于连续10 d的多系统超快速轨道实验表明,超快速轨道观测后期精化模型可提升轨道精度12.4%~22.0%。因此,该模型可实现对超快速观测轨道精化,对分析中心超快速轨道的改善具有重要意义。

工程毁伤快速观测与标定系统研究

针对战时毁伤工程快速抢修,提出采用车载式全站仪测量系统,快速观测遭袭工程的毁伤范围、弹坑位置、直径及深度等信息,利用CASS数字成图软件实时标定成图,并准确计算毁伤面积、计算汇总各个修复方案的抢修工程量,为确定最小的抢修工程量和选择最佳的修复方案提供技术依据。本文从快速观测系统功能设计入手,介绍了观测系统的组成、系统快速定位技术与毁伤数据快速采集方法、弹坑轮廓边界的确定、抢修工程量的计算,并通过对模拟弹坑的实测试验,证明了方法的可行性与先进性。

基于改进滑模观测器的四旋翼无人机轨迹控制

针对四旋翼无人机在不确定干扰下的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于改进滑模观测器的超螺旋控制策略。首先,对传统滑模观测器进行改进并提出快速三阶滑模观测器,该观测器对系统状态和未知干扰的估计更为准确和迅速;然后,在所提观测器的基础上,结合超螺旋理论和非奇异终端滑模理论,设计基于快速三阶滑模观测器的非奇异超螺旋终端滑模控制器,实现对轨迹的跟踪控制,并基于Lyapunov理论证明了控制器的稳定性;最后,通过仿真实验结果对比证明所提策略的响应速度更快、精度更高。

基于快速模糊干扰观测器的UASV再入Terminal滑模控制

针对无人空天飞行器再入大气层过程中气动参数变化剧烈、控制精度要求高的特点,设计了基于快速模糊干扰观测器的Terminal滑模控制方案。通过改进传统模糊干扰观测器的学习律,提出一种快速模糊干扰观测器,增强了其在线逼近干扰及系统不确定的能力。Terminal滑模的有限时间收敛特性提高了系统跟踪速度,同时采用快速模糊干扰观测器消除全部扰动的影响,从而保证了飞行品质。最后,仿真结果表明了快速模糊干扰观测器的优越性及闭环控制方案的有效性。

基于全局快速终端滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制

无刷直流电机(BLDCM)位置传感器的存在影响控制系统的可靠性、体积和成本,所以控制系统常采取无位置传感器的控制方法。提出了基于全局快速终端滑模观测器(GFTSMO)的无位置传感器控制策略,所提出的滑模观测器结合了非奇异终端滑模观测器(NTSMO)和线性滑模观测器的优点。该观测器引入了混合滑模面,具有全局快速收敛性和较好的跟踪精度,减少了常规滑模观测器的相位滞后问题,提高了转子位置与速度的估算精度。设计了高阶滑模控制律,保证观测器的稳定性并抑制抖振现象,可以得到平滑的反电动势信号。实验结果表明,所提出的控制策略能够准确估计得到无刷直流电机的线反电动势,加快收敛速度,系统具有较好的静、动态特性。实验结果验证了所提出控制方法的有效性。

快速滑模干扰观测器在稳定平台中的应用

为了提高光电平台的稳定精度,系统设计分为两部分完成。在实际的内回路中采用干扰观测器对干扰进行估计与补偿。基于非线性控制系统有限时间稳定性理论,提出一种新型快速滑模干扰观测器（Novel Fast Sliding Mode Disturbance Observer,NFSDOB）的设计方法,并证明了其在有限时间内实现快速估计干扰的特性。针对系统的动态部分设计了滑模控制器,在保证了系统稳定精度的同时,进一步补偿了干扰估计的不足,增强了控制系统的鲁棒性。仿真结果证明了该方法的有效性。

基于快速终端滑模状态观测器的车轮滑移率跟踪控制

针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种基于快速终端滑模状态观测器的全状态反馈车轮滑移率跟踪控制器.首先,以车轮制动力矩导数为控制输入,建立车轮滑移率跟踪控制模型,避免车轮滑移率跟踪控制器设计过程中引入不连续项对系统稳定性和控制性能的影响.随后,利用有限时间稳定和快速终端滑模控制理论设计具有有限时间收敛特性的快速终端滑模状态观测器,实时观测未知的系统状态信息.以此为基础,采用模块化思想独立设计快速终端滑模跟踪控制律,实现车轮滑移率的连续、快速的跟踪控制.最后,结合车辆动力学仿真软件建立模型在环测试系统,仿真验证本文提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性.

基于自适应未知输入观测器的多故障快速重构

针对一类非线性函数中耦合执行器故障的非线性动态系统,提出一种基于自适应未知输入观测器的多故障快速重构方法,通过引入比例项提高故障重构的快速性。首先,将执行器故障进行解耦处理并构建包含传感器故障的增广系统。然后,综合H_(∞)性能指标给出状态估计误差的稳定性证明。接着,将观测器增益矩阵的求解转化为受线线矩阵不等式约束的非线性优化问题,并实现执行器故障和传感器故障的多故障重构。最后,结合单关节柔性机器人算例仿真验证了所提方法的有效性。

河流排污混合区横向扩散系数快速估算方法

以往的河流示踪试验,需要在排污口下游选定距离的断面上采集多点水样进行水质分析,也只能反映横向浓度分布特征,确定的横向扩散系数具有或然性,而且试验过程与计算工作量大。在宽阔河流顺直岸边稳定点源排放条件下,提出了排污混合区的示踪试验、无人机摄像快速观测及浓度图像筛选与坐标定位等方法步骤;基于排污混合区等浓度线所包围区域纵向最大长度Ls与横向最大宽度(或中心排放的最大半宽度)bs之间的关系式,采用理论等浓度线与高浓度等色度线的整体比较法,提出了快速确定横向扩散系数的近似估算法和精确估算法。该方法无须采样分析水质、观测排污量和实际浓度值,既省时省力,又方便快捷。

重力基准快速测定与分析:以广西重力基点网及格值标定场重建为例

重力基点网是我国开展地质调查、地震监测、测绘等测量工作的重要基础设施,面对原有基点网覆盖面不足且受到不同程度损害这一现状,目前已不能满足开展大比例尺重力调查以及高频率重复监测等工作的需求.本文以广西重力基点网重建为契机,利用A10-022绝对重力仪对全区42个重力基点与2个相对重力仪标定场的绝对重力值进行了测定.整个实施周期涵盖了计量参数校准、全球绝对重力仪国际比对、室内同点重复性以及全网部分基点独立安装检查等较为完整的测量流程,并通过连续运输与观测期间环境因素的记录与对比分析,总结了适合于该类型仪器室外条件下工作的技术手段与应对措施.观测结果表明:利用A10绝对重力仪能够高效率与高精度的完成广西重力基点网室外设计点位测定工作,国际比对及重复性验证确保了本次重建基点结果的可信度;A10采用双模式的氦氖激光频率存在漂移并受温度及气压等多种因素的综合影响,但短期内中心频率未出现较大波动,建议定期对其进行校准;各基点观测误差主要受到台站质量、人文活动及突发事件等环境扰动的影响,并与仪器内外温差存在较高的相关性.本文给出的A10绝对重力仪的参数设计、技术手段与影响因素的详细分析,能够为今后同类型仪器的观测实施提供重要参考,并有助于室外绝对重力观测的全国推广与应用.

IPMSM非奇异快速终端滑模无速度传感器转矩控制

为了提高轨道交通用内置式永磁同步电动机转矩控制性能,构建了非奇异快速终端滑模观测器观测等效反电动势,采用分数阶锁相环实现速度和位置的辨识,基于有效磁链实现了转矩控制。首先,采用等效反电动势的概念建立了内置式永磁同步电动机的模型,此模型和表贴式永磁同步电机等效;其次,在α-β静止坐标系构建了非奇异快速终端滑模观测器(NFTSMO),应用滑模等值原理观测内置式永磁同步电动机的等效反电动势,利用分数阶锁相环(FO-SPLL)实现了转子速度和位置的辨识,并观测有效磁链和负载转矩,构成转矩闭环控制。最后,通过仿真和RT-Lab硬件在环实验验证了所提出方法的正确性和有效性。

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

为抑制基于传统滑模观测器的内嵌式永磁同步电机无传感器控制的抖振现象,提出一种基于d-q轴同步旋转坐标系下电流方程的非奇异快速终端滑模观测器,兼顾线性滑模观测器与非奇异终端滑模观测器的优点,提高了系统的动态响应速度。通过非线性跟踪微分器获得平滑的d-q轴反电势,减小了传统滑模观测器中低通滤波器引起的相位滞后,并利用锁相环原理从d-q轴反电势中调制出电机转子速度以及位置信息。通过Matlab/Simulink对系统进行仿真实验,验证了所提方法的有效性。

基于神经网络干扰观测器的Terminal滑模控制

针对一类非线性不确定系统,通过构建动态干扰观测器系统,提出一种快速神经网络干扰观测器。根据干扰观测误差在线调节神经网络权值,实现对未知综合干扰的逼近,逼近误差一致最终有界。基于神经网络干扰观测器设计了自适应Terminal滑模控制方案,严格证明了闭环系统状态在有限时间内收敛到零,从而提高了状态的收敛速度。最后,通过一个倒立摆的仿真例子,验证了系统的快速性和神经网络干扰观测器的逼近能力。

矿用压风机组优化控制方法研究

针对矿用压风机组存在能耗巨大、风量控制不准确、转速控制不稳定等问题,提出一种基于扩展积分快速终端滑模扰动观测器(EIFTSMDO)和新型无模型积分分段双幂次滑模控制(IMFNSMC)的压风机组电动机转速控制方法。该方法基于表贴式永磁同步电机(SPMSM)转速环的新型超局部模型,结合无模型控制和新型滑模控制的优点,设计了改进的无模型新型趋近率滑模控制器;同时结合积分滑模滑模和快速终端滑模的优点,设计了积分项快速终端滑模扰动观测器,实时精准估计新型超局部模型的未知部分;通过对控制器进行前馈补偿,提高了电动机控制系统的鲁棒性和抗干扰能。仿真和半实物实验结果表明,与滑模控制和新型滑模控制方法相比,基于IMFNSMC+EIFTSMDO的控制方法的超调减少了15%,响应速度加快了0.1 s,抗干扰能力加强了10%,验证了该方法的有效性和优越性。

基于IGU星历的实时卫星钟差加密方法研究

主要介绍了利用IGS提供的超快速观测星历和预报星历进行5 min和30 s实时卫星钟差获取的方法,并对利用这两种星历文件获取的卫星钟差与IGS提供的最终星历做比较,最后得出结论:基于IGS的超快速观测星历采用线性模型预报实时卫星钟差的精度高于基于IGS超快速预报星历采用三次样条函数直接内插获得的实时卫星钟差的精度,可以达到3 ns,能够满足一般实时单点定位的精度要求。

自适应Terminal滑模控制及其在UASV再入中的应用

针对传统模糊干扰观测器在观测误差较小时学习速度缓慢的缺点,提出一种新型快速模糊干扰观测器;然后设计了基于快速模糊干扰观测器的自适应Terminal滑模控制方案,严格证明了跟踪误差和观测误差均在有限时间内收敛到非常小的区域;最后,仿真结果表明了所设计干扰观测器的优越性和闭环控制方案的有效性.

新型自适应Terminal滑模控制及其应用

针对一类高阶MIMO非线性系统设计了基于快速模糊干扰观测器的自适应Terminal滑模控制方案.通过设计快速模糊干扰观测器,克服了传统模糊干扰观测器在误差较小时收敛速度慢的缺点.严格证明了跟踪误差及观测误差均在有限时间内收敛到零的小区域.最后在高超声速条件下,对空天飞行器再入过程的姿态控制进行仿真,结果表明了所设计干扰观测器的优越性和闭环控制方案的有效性.

永磁同步牵引电机无速度传感器转矩精确控制

为了改善轨道交通矢量控制系统永磁同步电动机转矩控制的性能,采用有效磁链和等效反电动势的概念,设计了基于等效反电动势的扩展非奇异快速终端滑模观测器实现了无速度传感器控制,基于有效磁链实现了精确转矩闭环控制。首先,建立了基于等效反电动势的内置式永磁同步电动机模型;其次,构建了基于等效反电动势的自适应扩展非奇异快速终端滑模观测器,推导并建立了估算转速的自适应率,并利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性;最后,基于滑模等值控制方法实现了等效反电动势和有效磁链的观测以及转矩的估算,以此和转矩给定值构成精确转矩闭环控制。该方法不仅适用于内置式永磁同步电机(IPMSM),而且适用于表贴式永磁同步电机(SPMSM)。该方法提高了轨道交通矢量控制系统PMSM转矩控制的精度,改善轨道交通控制系统的性能,通过仿真实例验证了方法的可行性和有效性。