基于积分反馈控制的单兵组合导航定位算法

在组合导航系统中,改善系统特征的估计算法精度可以提高导航精度。卡尔曼滤波是进行最小方差估计的最常用的方法,但其并不能减小如稳态误差等系统特征。对于提高导航精度等应用来说,特性比方差优化更重要。而如稳态特征这些问题已经在经典控制技术中得到了很好的解决。旨在结合现代控制技术来优化经典卡尔曼滤波器中位置估计和速度估计方法,仿真结果表明,在组合导航系统中,上述算法不仅保留了传统的卡尔曼滤波器的功能和优点,并能够很好地跟踪噪声方差,对速度、位置等系统状态进行估计。

基于T-S模糊模型的桥吊系统积分状态反馈控制

小车定位精度和负载摆角大小是桥式起重机控制系统的两个重要性能指标。采用状态反馈控制时小车位移会存在稳态误差,为了消除稳态误差,提高系统的定位精度,给出基于T-S模糊模型的积分状态反馈控制方法。在桥式起重机非线性动力学模型基础上,建立增维T-S模糊模型,基于所建模型设计并行结构的积分状态反馈控制器,通过线性矩阵不等式计算反馈增益矩阵,并对闭环系统的稳定性进行分析。实验结果表明积分状态反馈控制不仅可以提高系统的定位精度,减少定位时间,而且有较好的抗干扰能力。

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。

新能源互联电力系统双积分反馈PID负荷频率控制

针对光伏新能源电力系统的调频困难问题,提出一种基于改进天牛须搜索算法的粒子群优化算法,实现对光、火、储两区域互联电力系统的负荷频率控制。首先,将储能电池引入混合电力系统中,建立光伏、火电及储能电池的两区域互联电力系统的负荷频率控制模型,并设计出含滤波系数的双积分反馈PID控制器;然后,引入方向改变因子改进天牛须搜索算法,提出一种基于改进天牛须搜索算法的粒子群优化算法,用于优化含滤波系数的双积分反馈PID控制器参数。最后,通过数值仿真,仿真结果表明,本文所提的控制策略在对于频率偏差、区域控制偏差和联络线功率偏差等方面的控制效果、抗扰动能力,优于粒子群优化算法、天牛须搜索算法和含滤波系数的双积分PID控制器。

燃料电池机车温度系统建模和控制

以质子交换膜燃料电池为动力源的燃料电池机车是机车发展的一个新方向,温度是保证系统性能和可靠性的重要条件之一。建立了燃料电池机车温度系统的动态模型,其中包含电堆、旁路阀、散热片等部件及其阻力模型;通过调节散热器空气流速和循环泵冷却液流速,实现电堆入口温度保持在设定温度及电堆出入口温度差<10o C的控制目标;温度控制器分别采用了PI控制器和带积分的状态反馈控制器。仿真实验验证了PI控制和带积分的状态反馈控制不仅都能达到满意效果,二者的温度误差<0.1o C,由于带积分的状态反馈控制考虑了输入和输出之间的耦合关系,其控制性能明显优于PI控制。

基于LMI的旋转起重机鲁棒控制器设计

悬绳和荷载组成的振动系统的固有频率变化会对控制系统的稳定性和控制性能产生影响,因此针对此问题提出一种低复杂度的鲁棒控制器设计方法。首先,采用干扰观测器导出起重机的线性模型。该模型对于关节摩擦,荷载质量以及旋转速度等参数变化具有鲁棒性。其次,基于该线性模型设计一个含有积分器的状态反馈控制器,其增益通过线性矩阵不等式(LMI)优化算法求出,并且该控制器对于绳长变化具有鲁棒性。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过使用此法可以实现在无测量绳长的传感器系统的情况下容易地操作起重机,从而大大地简化其结构和降低其安装成本。

基于扰动观测器的PMSM无速度传感器控制

针对负载扰动对电机驱动的影响,提出一种基于扰动观测器的PMSM无速度传感器控制方法。该方法使用自适应扩展状态观测器(AESO)观测电机转速,并设计了电机定子电阻自适应律,实时更新定子电阻值。同时设计了一种自适应积分状态反馈控制器(AISFC),将定子电阻估计值作为控制器输入,实时更新控制器中的电阻值,消除了定子电阻变化对控制器控制精度的影响。仿真结果表明,该控制方法具有良好的控制性能和鲁棒性。

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.

On Chaotification of Discrete Lagrange Systems

This paper is concerned with chaotification of discrete Lagrange systems in one dimension, via feedback control techniques. A chaotification theorem for discrete Lagrange systems is established. The controlled systems are proved to be chaotic in the sense of Devaney. In particular, the systems corresponding to the original systems and designed controllers are only required to satisfy, some mild assumptions.

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。