基于未知系统动态估计器的柔性关节机械臂funnel控制

针对带有模型不确定和外部干扰的柔性关节机械臂,提出一种基于未知系统动态估计器的funnel控制方法。基于低通滤波器设计未知系统动态估计器,用于估计模型不确定和外部干扰,该估计器结构简单,仅有一个可调参数。构造带有时变约束边界的新型funnel变量,保证系统跟踪误差被限制在预先设定的边界内,进而改善系统瞬态性能。在此基础上,设计反演控制器,保证系统输出快速准确跟踪期望轨迹。为避免传统反演法中的“微分爆炸”问题,设计跟踪微分器逼近虚拟控制律导数。并给出数值仿真对比验证本文所提方法的有效性。

未知系统动态估计器在永磁同步电机控制中的应用

为了解决永磁同步电机速度控制系统容易受到如电压、电流谐波、模型误差等干扰的问题,提出基于未知系统动态估计器的抗干扰控制算法,并构建可确保闭环系统稳定性的闭环控制策略,以改善控制系统性能.在建立永磁同步电机经典矢量控制系统的基础上,主要研究了永磁同步电机控制系统中未知系统动态估计器设计方法及其稳定性、收敛性,并根据未知系统动态估计器设计永磁同步电机控制系统的速度、电流控制器.仿真分析表明,算法对隐极式永磁同步电机的控制电流、转矩、速度响应有一定的提升,在抑制系统动态干扰方面比传统的PID控制方法更有优势.

基于未知系统动态估计器的Buck型变换器快速固定时间控制

针对存在参数不确定、输入电压波动以及负载变化等未知动态的Buck型变换器系统,提出一种基于未知系统动态估计器的快速固定时间控制方法.首先,设计基于一阶低通滤波器的估计器,实现对系统未知动态的前馈补偿.在此基础上,基于输出电压误差和未知动态估计值设计固定时间滑模面和反馈控制器,保证输出电压快速收敛至参考电压附近邻域内,且控制器具有较好的抗干扰能力.同时,构造基于反余切型函数的增强型趋近律,能够提高滑模变量的收敛速度和有效减小控制器抖振.最后,给出仿真和实验结果验证所提出方法的有效性.

机器人系统摩擦力矩和摩擦模型参数自适应有限时间估计与仿真

针对机器人系统中存在非线性摩擦影响控制系统性能的问题,文中提出一种自适应参数估计算法对一类连续摩擦模型的关键参数进行辨识,实现摩擦建模。为避免使用加速度信号,需对机器人系统模型进行重构并设计未知系统动态估计器来实现摩擦力矩的整体估计。该估计器结构简单,仅需调节一个参数即可实现对摩擦力矩的估计,且估计的收敛速度快,有利于在实际系统中实现。在获得摩擦力矩估计的基础上,基于李雅普诺夫方法构建基于参数估计误差信息的有限时间自适应参数估计算法。在保证算法收敛性和鲁棒性的前提下,可在有限时间内准确辨识连续摩擦模型中的关键参数。

含未知干扰的非对称欠驱动无人艇轨迹跟踪

针对含有集总不确定项的非对称欠驱动无人艇(unmanned surface vehicle, USV)高精度轨迹跟踪控制问题,提出一种基于未知系统动态估计的滑模控制(sliding mode control,SMC)方法。集总不确定项由系统内部未建模动态和外界环境干扰造成。首先,设计未知系统动态估计器(unknown system dynamics estimator, USDE),精确重构集总不确定项,相比于干扰观测器和扩张状态观测器,未知系统动态观测器具有结构简单、参数少的特点;其次,由于传统滑模控制存在颤振现象,提出一种新的滑模控制方案以解决颤振现象,同时保证误差收敛精度;最后,采用Cybership Ⅱ实验模型进行仿真研究,仿真结果表明,所设计的控制方案可以有效解决含有未知干扰的欠驱动无人艇轨迹跟踪问题。

含执行机构未知动态的液压伺服系统输出反馈控制

针对含有未知动态(如:执行机构、负载等)液压伺服系统,提出一种基于未知系统动态估计器的输出反馈控制方法.该方法不依赖于函数逼近器和传统反步控制设计,且无需难以测量的系统内部状态.首先,为避免反步控制和系统全部状态,引入等价变换,将含液压执行机构的伺服系统高阶严格反馈模型转化为Brunovsky标准型,进而运用高阶滑模微分器观测转化后的系统未知状态.控制器设计中引入描述收敛速率、最大超调量和稳态误差的性能函数,保证预设控制系统稳态和瞬态控制性能.为补偿系统集总未知动态影响,设计一种仅含一个调节参数并保证指数收敛的未知系统动态估计器.该输出反馈控制器可以实现对系统输出的精确跟踪控制.最后,通过数值仿真结果表明了所提出算法的有效性.

双电动缸滑模力分配同步起竖控制

针对含有未知系统动态、外部时变干扰及内力纷争的双电动缸同步起竖系统,提出了一种不依赖于函数逼近器且能保证瞬态和稳态跟踪性能的同步控制策略。设计基于未知系统动态估计的双曲滑模控制器保证起竖轨迹跟踪性能,使用未知系统动态估计器估计补偿系统未知参数和外部时变干扰,该控制器结构简单只需调节一个参数且具有良好的动态适应性能,基于双曲函数设计了一种新的滑模趋近律,有效克服了传统滑模的易抖振等问题;针对双电动缸同步起竖过程中存在的双缸耦合现象,设计推力分配同步控制算法,避免系统产生大的耦合内力,同时保证双缸运动的同步性。通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的稳定性,仿真结果证明了提出控制策略的有效性。