基于自适应非线性跟踪微分器的直线电机位置和速度检测方法

为了解决直线电机的位置和速度检测的问题,设计了基于激光器阵列的光栅传感器位置检测系统,提出一种利用非线性跟踪微分器的直线电机速度测量方法,对电机动子位置进行准确跟踪以及对动子的速度进行测量。针对传统的非线性跟踪微分器在一定速度下处理测量噪声干扰和相位延迟存在矛盾的问题,设计了一种自适应非线性跟踪微分器,其参数能够跟随电机动子的运动速度自动调整,频率特性分析证明了其良好的微分特性。仿真和实验结果均证明了所设计的直线电机光栅位置检测方法和自适应非线性跟踪微分器测速的有效性,在电机运行的全速范围内都能够很好地抑制测量误差以及滤波效应带来的延迟,获得全程精确且快速的电机动子位置信号和速度输出信号。

全程快速非线性跟踪-微分器

设计一种快速收敛的非线性跟踪＿微分器,使系统在远离平衡点和接近平衡点都能自动快速地向平衡点收敛,并采用线性与非线性组合的连续函数形式,而不需要切换函数,从而防止了系统的抖振现象.

高稳快速非线性-线性跟踪微分器设计

针对典型跟踪微分器函数形式复杂、稳定性差和输出振颤明显的问题,设计了一种改进的高稳定性快速收敛非线性-线性跟踪微分器(MTD).首先通过引入非线性奇指数函数环节和线性函数环节构造MTD的跟踪函数,然后利用李雅普诺夫直接法和系统等价性证明MTD的全局渐近稳定性,最后通过对参数物理意义和参数变化对跟踪输出精度影响的分析得到MTD参数整定规则.跟踪过程中,当状态与平衡点距离较远时,MTD以非线性环节为跟踪函数主体驱动状态向平衡点快速收敛,以提高系统输出的跟踪速度;当状态与平衡点接近时,MTD以线性环节为跟踪函数主体驱动状态平稳逼近平衡点,以抑制系统输出振颤.仿真表明,MTD参数容易整定,与典型跟踪微分器相比,MTD在系统稳定性、收敛速度和输出平稳性方面具有优势,且具有滤波功能.

高精度快速非线性离散跟踪微分器

对二阶连续系统最速控制设计中采用的综合函数作了分析,得到了一种新的高精度、快速离散非线性跟踪微分器,并对其滤波特性、微分提取特性进行了初步分析.分析表明,这种跟踪微分器对输入信号具有很好的跟踪能力,能够滤除噪声和提取微分信号.相位延迟小,幅值衰减小,因而具有跟踪的快速性、准确性.最后,给出了数值仿真例子来验证该算法;并给出了一个实验结果,证实了算法的可行性.

基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制器设计

针对大迎角飞行控制过程中存在的强气动非线性和模型不确定性,提出一种基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制方法。考虑飞行器大迎角飞行姿态控制动力学特性,设计了外环为动态逆、内环为增量动态逆的控制器。针对采用传统跟踪微分器获得增量动态逆所需的角加速度信息时存在的信号颤振和滤波效果差的问题,采用非线性函数和线性函数结合的方式,设计了一种改进的跟踪微分器。通过大迎角飞行数值仿真,验证了设计的跟踪微分器在准确提取角加速度的同时具有一定的抗噪性,基于此微分器设计的增量动态逆控制器对气动不确定性具有鲁棒性。

非线性跟踪微分器在光电编码器测速中的应用

给出了一种基于位置测量的实时速度估计方法,并应用于轴角编码器测速。该算法基于非线性跟踪微分器理论,采用对输入信号进行数值积分的方式,快速准确地估计出其微分信号,避免了常规差分算法带来的噪声放大问题;算法不依赖于对象模型,计算量小,易于实现。给出了该算法的理论依据,以及基于欧拉方法的离散表达公式,并进行了数值仿真分析和实验验证。实验结果表明:该方法能有效地降低编码器采样频率和测量噪声对测速的影响,明显提高低速测量的实时性和准确性,进一步将此方法应用于实验系统的速度闭环反馈控制,在不改变控制器参数的情况下,将0.004(°)/s的速度波动方差从1.563(″)/s减少到1.066(″)/s,改善了低速跟踪的速度平稳性。仿真和实验证明了该方法的有效性和实用性。

改进的非线性跟踪微分器设计

在对典型跟踪微分器深入研究的基础上,提出一种改进的非线性跟踪微分器.该跟踪微分器综合了线性跟踪微分器和非线性跟踪微分器的优点,不但无颤振现象,而且具有良好的动态响应和较强的滤波能力,兼顾了快速性和准确性的要求,可实现任意信号的跟踪和微分.该跟踪微分器形式简单、易于实现.仿真结果表明,改进型非线性跟踪微分器具有优良的性能.

双曲正弦非线性跟踪微分器设计

针对传统跟踪微分器算法复杂、参数整定困难和噪声抑制能力有限的不足,设计了一种新型双曲正弦非线性跟踪微分器(HNTD)。引入终端吸引子函数和双曲正弦函数构造了HNTD的跟踪函数,并证明了其全局一致渐近稳定性。通过仿真分析设计参数变化对HNTD频域特性的影响,为其设计参数的整定提供参考。双曲正弦函数既能保证HNTD状态收敛的快速性,又能有效避免平衡点附近的颤振现象;终端吸引子函数则保证了HNTD对噪声良好的抑制效果。仿真结果表明,HNTD的跟踪和滤波效果与传统跟踪微分器相比,不仅结构形式简单、设计参数相对较少、整定规则明确,而且在跟踪精度、响应速度和滤波能力等方面均具有一定的优势。

非线性跟踪微分器的分析与改进(英文)

本文对非线性跟踪微分器的工作机理和参数意义进行了深入分析，发现了超调产生的根源及参数相互制约的原因，通过对其开关平面函数的改进，改善了信号的品质，得到了灵活解耦的参数整定方法。

非线性跟踪-微分器的性能分析及其改进

对非线性跟踪 -微分器的性质进行分析 ,用适当的指数函数形式取代开关函数 ,定性地讨论时间尺度的取值问题 ,使系统在扰动存在的情况下也能满足跟踪要求 ,同时对跟踪

非线性跟踪—微分器及其在股价模拟和预测中的应用

在介绍非线性跟踪—微分器基本原理的基础上,运用非线性跟踪-微分器对上证综指进行了模拟和预测,并将其模拟和预测结果与五日移动平均法进行比较。结果发现,不管是敏感度还是误差,非线性跟踪-微分器比移动平均法要理想得多。

非线性跟踪微分器在光电吊舱跟踪系统中的应用研究

针对光电吊舱跟踪过程中出现的滞后或超调问题,引入非线性跟踪微分器,实现跟踪微分器PD控制。详细介绍了非线性跟踪微分器的实现原理,建立了基于跟踪微分器PD位置控制模型,既可对给定信号进行滤波,避免引入噪声,又能为给定阶跃输入信号安排过渡过程,减少调节时间,实现输入信号平滑,避免控制系统过冲。仿真试验表明,同传统PD控制相比,非线性跟踪微分器PD控制跟踪精度提高近5倍。

利用非线性跟踪微分器测速测加速度的研究

针对在光电跟踪伺服系统中常规差分测速度和测加速度高频时带来的误差放大问题,文中提出了将非线性跟踪微分器应用于测速测加速度环节的方法,利用位置传感器测出的位置信号,能快速准确的估计出速度和加速度信息。该方法不基于对象模型,计算量小,简便且易于实现,同时也无需额外的硬件开销。文中在进行大量数值仿真分析的同时,进行了实验验证。结果表明,伺服跟踪系统在低速(0.03°/s)情况下,速度和加速度的波动方差分别降低了7.56″/s和11.52″/s2。并且在低速跟踪时平稳无抖动。文中方法有效可行,为今后伺服系统速度闭环提供了新的思路。

非线性跟踪-微分器在载波相位测速中的应用

针对传统微分器存在噪声放大和时延问题构造的非线性跟踪-微分器。通过离散的载波相位观测量提取载波相位率,并利用跟踪-微分器输出的二阶微分,采取预报的方法进行时延补偿。仿真及车载实验结果表明,该非线性跟踪-微分器能准确快速地跟踪微分信号,对噪声抑制作用良好,时延补偿效果明显,可提高速度测量精度。

非线性跟踪微分器稳态性能分析及仿真研究

针对非线性跟踪微分器无法实现对所有输入信号的无差跟踪问题,研究3种不同形式跟踪微分器的稳态性能.通过分析抑制函数的特性和典型输入情况下系统的稳态误差,确定其适用范围,并对推论结果进行验证.仿真实验表明,非线性跟踪微分器为一阶无差系统,只能实现对阶跃输入信号的无差跟踪.

新型快速高稳非线性-线性跟踪微分器设计

对于现有跟踪微分器算法复杂,参数较多且整定困难,稳定性差和噪声抑制能力不足等问题,设计了一种新型非线性-线性跟踪微分器(NTD,New Nonlinear-Linear Tracking Differentiator)。该方法利用线性函数和非线性双曲正切函数,构造了二阶跟踪微分器,并用李雅普诺夫法证明了全局渐近一致稳定性。该跟踪微分器结构简单、参数较少、易于实现,具有快速高稳的品质。仿真结果表明,NTD不仅在动态响应时间、跟踪精度,跟踪速度而且在噪声抑制方面都具有良好的效果。

基于跟踪微分器的一类SISO非线性系统输出反馈变结构控制

提出了一种基于非线性-跟踪微分器的输出反馈变结构控制算法.在已知不确定性函数上界的条件下,通过跟踪微分器较好地实现了对输出信号高阶导数的估计;设计的变结构控制器简单、鲁棒性强滑.仿真算例显示了该方法的有效性.

一种带有非线性跟踪—微分器的新型FuzzyPID控制器

在韩京清提出的“非线性跟踪—微分器”的基础上 ,利用模糊推理 ,对传统PID控制器进行改造 ,设计了一种“带有跟踪—微分器的新型FuzzyPID控制器” .

非线性跟踪微分器在半捷联稳定平台中的应用

针对半捷联稳定平台中框架角速率的提取问题,首次提出了一种基于非线性跟踪微分器的测速方案,此方案可以避免常规差分测速带来的误差放大问题,并且可以利用预报补偿方法解决非线性跟踪微分器带来的相位延迟问题。数值仿真和实验结果表明,非线性跟踪微分器可以从框架角位置信号中准确地提取角速率信号,实验证明了基于非线性跟踪微分器的半捷联稳定方法与直接稳定方法对低频角扰动的隔离能力相当,并证明了非线性跟踪微分器在半捷联稳定平台中应用的可行性和有效性。

基于改进的非线性跟踪-微分器的GDP预测

文章提出一种不依赖于模型的预测方法,即针对观测数据,在非线性跟踪-微分器(NTD)的基础上,基于泰勒公式获得预测值,以此改进NTD,并将其用于国内生产总值GDP的预测分析。结果表明:改进的NTD可以很方便地用于诸如GDP的预测分析,且提出的改进方法能有效地提高相应的预测精度,与依赖模型的预测方法比较仍有很大优势。