一种基于比例反馈控制原理的动载荷时域反演方法

通过借鉴系统控制论中的比例反馈控制原理,提出了一种新的结构动载荷时域反演方法。该方法在原开环系统的输出与结构模型之间连接一个虚拟的比例反馈增益,使得原来的开环系统成为一个虚拟的闭环反馈控制系统,系统控制信号为实测的结构加速度响应。反馈控制器将系统输出与控制信号之间的差值进行放大后作为反馈不断输入到结构模型中,直到差值趋于稳定,此时该差值与反馈增益的乘积经过高通滤波后即得到所反演的动态载荷。该方法将载荷反演问题的求解转化为正问题中的结构瞬态响应求解,采用一般的数值解法如New-mark法即可实现,因此计算比较简便迅速。该方法仅需要测量结构的加速度响应即可进行反演,便于实际应用,而且并不十分依赖于真实的初始条件,由于不存在误差累积的现象,反演结果具有较好的稳定性。最后,通过海洋平台结构冰载荷反演的模型实验和数值仿真证明了该方法的有效性。

比例脉冲反馈控制Rossler系统的混沌

提出一种利用比例脉冲反馈控制化学混沌的方法 .通过对系统施加正比于变量的脉冲反馈 ,并选取合适的反馈系数和反馈间隔 ,可以获得各种不同的所需的稳定周期轨道 .对Rossler化学混沌系统施于此控制 ,计算机数值模拟结果表明 ,这种控制方法简便有效 。

一种直流调速系统带宽参数化反馈控制

该文根据直流电机电枢回路组成和转矩控制规律,建立了直流调速系统模型框图和传递函数,并通过定义系统模型传递函数的增益尺度和频域尺度,设计一种具有前馈部分的比例-微分(PD)反馈控制器,同时利用闭环系统带宽参数化PD控制器增益。使用Matlab/Simulink软件进行仿真,结果表明,基于带宽参数化的控制器设计简单直观且调节方便,带宽越大,系统响应速度越快,抑制外扰效果越好。

流动微泡群瞬态空化强度时域分布的比例反馈调节

声波、血流环境及流动微泡群的稳定性都会影响焦区内瞬态空化强度在超声作用时间内的分布,从而影响基于瞬态空化的治疗效率和生物安全性。该文在搭建仿体中流动微泡群瞬态空化发生和实时测量系统的基础上,设计了基于LabView现场可编程门阵列的比例反馈控制器,在保持脉冲重复频率和脉冲长度不变的条件下,通过选择适当的比例系数,依据当前周期的声波激励下实时测量的瞬态空化强度,实时调节下一周期声波信号的峰值负压,以调控瞬态空化强度在时间上的分布。研究表明,在最优比例系数(1×10^(7))下,和开环系统相比,瞬态空化强度的稳定率提升至2.31倍,瞬态空化强度的时域下降速率减小约94.41%;在超声作用时间内总瞬态空化强度也基本达到期望水平。这些结果表明该比例反馈控制器在调控脉冲超声激励下流动微泡群瞬态空化强度时域分布的有效性,有望改进瞬态空化在相关疾病治疗中的效率和安全性。

电反馈电液比例排量调节轴向柱塞泵的研究

论述一种新型的电反馈式的电液比例排量调节轴向柱塞泵的工作原理，并对该泵的静态和动态特性进行了理论分析和试验．试验表明：此泵具有控制灵活、响应快、精度高等特点．

离轴拖挂轮式移动机器人跟踪控制研究

针对离轴拖挂轮式移动机器人挂车的轨迹跟踪控制问题,基于拖车和挂车运动轨迹的相对曲率关系提出了一种动态跟踪方法。建立离轴拖挂轮式移动机器人的运动学模型和动力学模型。通过拖车和挂车位置几何关系给出了两车的速度关系,进而得到两车运动轨迹相对曲率之间的关系。基于曲率关系将挂车的运动任务转化为拖车的运动任务,并结合动态跟踪方法设计比例积分反馈控制器完成拖车的运动任务。最后通过模拟仿真实现了挂车精确的轨迹跟踪控制,仿真结果表明在所提控制器的作用下,挂车在拖车的拉拽下可精确地跟踪目标轨迹曲线。由于所使用的动态跟踪方法引入了目标轨迹曲线的相对曲率,极大地提高了跟踪的精确性。

电网电压不平衡情况下三相并联型PWM整流器的控制策略

电网电压不平衡情况下的并联型PWM整流器控制策略是保证其安全稳定运行的关键技术。传统控制算法存在坐标变换运算量大、控制结构复杂、直流母线电压波动以及电网电流畸变等问题,为此提出了一种基于静止坐标系下的并联型PWM整流器控制策略,建立了电网电压不平衡情况下的数学模型,给出了抑制正序、负序和零序环流的基本原理,提出了直流电压外环采用比例积分谐振控制器和网侧电流内环采用比例反馈谐振控制器来消除直流母线电压波动和网侧电流谐波的控制方法,给出了PWM整流器并联运行的整体控制框图,设计了比例反馈谐振控制器参数。最后,通过仿真软件进行了仿真研究,仿真结果研究了所提出算法的可行性和有效性。

炮射无人机飞行姿态稳定控制系统设计

为解决炮射无人机在巡航阶段的飞行姿态稳定控制问题,在考虑炮射无人机静稳定的前提下,运用改进的比例反馈控制方法,对炮射无人机的纵向和侧向二维线性模型,进行了姿态稳定控制仿真.仿真计算结果表明,比例反馈控制方法对炮射无人机的姿态稳定控制过程实用而有效.

实现人身和机器人交流的神经振动子控制算法

为实现人身和机器人交流时的运动同步,首先提出了一类非线性多关节神经振动子运动控制算法,其输入为机器人和人相互作用所产生的关节扭矩信号,输出为机器人关节期望角度;然后对具有代表性的二关节神经振动子控制算法中各参数的耦合特性进行了分析;最后,基于7自由度机器人臂平台对该神经振动子控制算法的有效性进行实验.实验结果表明,该控制算法能够实现人和机器人相互运动的同步,通过调节神经振动子的增益参数,同步的程度能够被改变.

基于LADRC的电动舵机高动态控制方法

自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)继承了PID控制基于误差反馈的优点,在控制中不需要模型的先验知识,并结合了经典调节理论与现代控制理论各自的优点,因而在实际工程中得到了广泛应用。文中分析了电动舵机传统PID控制中存在的动态响应慢和抗扰能力弱的问题;建立了基于直接转矩控制的舵机系统数学模型;设计了线性扩张状态观测器,并给出了观测器参数的简便确定方法,通过观测器观测出的扰动将系统补偿为串联积分器的形式;采用不同的控制器对补偿后的系统进行稳定性分析,根据稳定性和实现难易程度,决定采用比例微分负反馈控制器。最后对设计的观测器和控制器进行了仿真,仿真结果表明,设计的观测器和控制器与传统PID控制相比在动态响应和抗扰能力上都具有巨大的优势。

谐振式光学陀螺的快速锁频技术

通过搭建谐振式光学陀螺(R-MOG)测试系统,对光纤环形谐振腔(FRR)的谐振特性及其一次谐波特性进行分析,提出一种数字比例(PI)闭环反馈控制的方法,将光源的输出频率精确锁定在环路的谐振频率点处。采用数字锁频方式应用于R-MOG中,优化锁频技术,实现谐振频率在4 000 s的锁定,稳定度优于9×10^(-12)。测试表明,该数字锁频技术提高了陀螺的灵敏度和输出稳定度,具有快速、准确及适用范围广等优点,为R-MOG提供了新的检测方法,具有较高的工程应用价值。

肝肿瘤温控射频消融温度分布的有限元建模

为了提高肝肿瘤射频温控消融温度分布的预测精度,建立了具有比例积分(proportional integral,PI)反馈控制器的射频消融温度分布仿真模型,并且研究了有限元模型中不同传热方程(Pennes和Hyperbolic生物传热方程)对温度分布的影响.首先,利用单电极热消融仪对离体猪肝进行温控射频消融实验,电极针尖稳态温度设定为90℃,消融时间为600 s,并利用测温针获得各测温点的热消融数据.然后,建立具有PI控制器的肝肿瘤温控射频消融有限元模型,其中PI控制器通过反馈调节电压源来使针尖温度与实测数据保持一致,传热方程分别采用基于非傅里叶传热规律的Hyperbolic方程和基于傅里叶传热规律的Pennes方程,生物组织电导率和导热率选用温度依赖性函数.最后,通过仿真温度和实测温度进行对比验证.结果表明,相比于Hyperbolic方程,采用Pennes方程的仿真模型具有较高的精度,各测温点的仿真温度与实验结果之间的标准偏差、平均误差和最大误差的均值分别为0. 78、1. 46、2. 90℃.因此,基于PI控制器和Pennes生物传热方程的肝肿瘤温控射频消融有限元模型能够有效地预测热消融温度.

弹丸径向尺寸测量方法研究

弹丸径向尺寸测量系统,要求实现对不同弹型的定心部、弹带部等径向尺寸的自动精密测量。针对目前测量方法无法解决量程、效率与精度之间的矛盾,采用基恩士光电检测系统、光栅位移传感器、光电开关与反馈比例控制技术相结合,实现直径为10~250 mm不同弹型、不同部位的弹丸径向尺寸自动测量。对设备进行现场测试,通过标准量具进行测试结果比对,测量精度小于0.02 mm,设备的测量精度和测量速度满足靶场测控指标要求。

快速反射镜的误差自适应前馈复合控制

为了缓解各种宽带和窄带扰动引起的光束抖动,提高自由空间激光通信卫星平台捕获跟瞄(ATP)系统的瞄准精度,在传统的比例积分微分(PID)反馈算法基础上增加一套误差自适应前馈控制算法构成误差自适应前馈复合控制。误差自适应前馈复合控制结合了PID反馈算法和自适应前馈算法的优点,能更好地抑制卫星终端精跟踪系统承受的扰动,而且具有不需要额外前馈传感器的优点,不增加系统硬件的复杂性和成本。在实验室搭建了快速反射镜实验系统对这种复合控制算法进行了实验,实验结果表明,误差自适应前馈复合控制算法相对于经典PID反馈算法精度提高了约5倍;相对于自适应前馈算法精度提高了约1倍。误差自适应前馈复合控制算法在不增加系统复杂性的同时能进一步缓解光束抖动,提高卫星平台ATP系统精度。