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。

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。

基于线性跟踪微分器的数字阀电机控制系统

数字阀的工作原理是驱动机构直接驱动阀芯运动,其动态性能由驱动机构决定,其中驱动机构集成了伺服电机和滚珠丝杠。由于集成了滚珠丝杠,一定程度上增加了驱动机构的转动惯量,进而影响了驱动机构的动态响应。区别于传统PI控制,引入了一种新型的二阶线性跟踪微分器,它在传统线性跟踪微分器的基础上进行了简化,在保证其动态效果的基础上降低了多参数调节的难度,实验结果表明,这种控制方法很好的解决了传统PI快速性和超调之间的矛盾。

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。

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.

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。

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。

基于非线性跟踪微分器的异步电机前馈控制

传统的异步电机转速电流双闭环系统中,为了避免高频噪声导致系统振荡,速度调节器和电流周节器都采用PI调节器。在要求电机转速快速跟踪给定信号且电机惯性较大时,PI调节器的积分滞后效应易导致速度环超调甚至振荡,单纯采用反馈控制很难解决快速性和稳定性之间的矛盾。采用前馈控制可使系统实现完全补偿,极大地扩展了系统带宽,从而改善了系统的快速性,同时可避免快速性和稳定性之间的矛盾。提出了一种基于非线性跟踪微分器的异步电机前馈控制技术,可用于对跟随性能要求高的随动系统。

基于非线性跟踪微分器的编码器数据采集应用

针对某望远镜转台使用的SSI接口绝对式编码器,提出基于FPGA读取编码器信号的方案,并给出非线性跟踪微分器的测速滤波方法,同时采用预报补偿的方法解决滤波后的相位延迟问题。根据读取到的编码器位置信息,能够准确快速地估计出速度值,滤除信号中的随机噪声干扰。该方案不依赖对象模型,算法简单,调节参数少,计算量小,易于在工程中实现。通过仿真分析和实验验证表明,该方案能够准确读取绝对式编码器码值,根据码值信息估计速度信息,转台以0.05(°)/s转动时,速度波动方差降低了3.46(″)/s,改善了低速运行的平稳性。实验证明了该方法的准确性和有效性,具有良好的使用价值。

线性跟踪微分器跟踪干扰信号的研究

在较弱的条件下,研究了一个线性跟踪微分器跟踪干扰信号并提取其微分的问题.首先,应用特征根法得到跟踪微分器系统的解.其次,利用Riemann引理对跟踪信号的收敛性进行理论证明.最后,通过数值模拟论证了跟踪微分器能够有效地跟踪微分信号.

基于双曲函数的非线性跟踪微分器

双曲正切函数和反双曲正弦函数是光滑的连续函数,在其定义域内都是单调递增函数.文章利用双曲正切函数和反双曲正弦函数共同构造了二阶非线性跟踪微分器的加速度函数,证明了跟踪微分器的收敛性,并通过仿真实验分析了跟踪微分器的频域特性.仿真实验结果表明,该跟踪微分器可以对输入信号进行低通滤波,而且在跟踪精度,响应速度方面有不错的效果,参数相对减少,整定有一定的规律性.

N阶线性跟踪-微分器及其在电力系统相角预测中的应用

证明了一种阶线性跟踪-微分器的收敛性。由于该线性跟踪-微分器的结构参数和跟踪性能对噪声和对象有一定的敏感度和依赖性,采用自适应遗传算法对三阶线性跟踪-微分器的结构参数进行了优化,以期获得较好的参数匹配,提高跟踪预测的精度和速度。将优化后的三阶线性跟踪-微分器用于电力系统参考相角预测研究中,仿真结果证明,优化后的三阶线性跟踪-微分器具有较好的跟踪性能和预测精度,满足电力系统相角预测的要求。

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.

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。

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” .

基于微分器的轨迹线性化控制方法及其应用

针对当前轨迹线性化控制(TLC)方法对系统中的不确定性存在鲁棒性不足的问题,受非线性跟踪微分器设计思路的启发,提出了一种基于微分器设计原则的轨迹线性化控制方法.首先,引入二阶线性微分器(SOLD)的概念,通过理论分析指出了当前轨迹线性化控制方法中采用一阶惯性+伪微分器求取标称指令的微分信号时,会存在与二阶线性微分器类似的峰值现象,随后利用韩式跟踪微分器(TD)求取标称指令及其微分信号,避免了该现象的同时又赋予了系统在控制量的约束范围内调节响应快慢的能力;其次,通过构造期望的闭环系统,跟踪误差动态,直接获取线性时变(LTV)系统的控制量,使得参数整定不再依赖于并行微分(PD)谱理论,在此基础上,将混合微分器(HD)的非摄动形式等价为期望的闭环系统跟踪误差动态,以提升轨迹线性化控制方法的鲁棒性,同时借助Lyapunov稳定性理论证明了受扰系统的跟踪误差最终一致有界;最后,利用所提出的轨迹线性化控制方法设计了高超声速飞行器的姿控系统并进行了相应的仿真.结果表明:存在大范围气动参数摄动的情况下,本方法仍具有较好的控制性能及抗干扰能力,能够满足高超声速飞行器快时变、高精度以及强鲁棒的控制需求.

带有跟踪微分器的无模型自适应控制器

将跟踪微分器加入到无模型自适应控制器中,结合跟踪微分器与无模型自适应控制器的优点,设计出一种适合于诸如非线性、时滞、时变、强耦合等复杂系统的控制器。该控制器利用跟踪微分器安排过渡过程,实现了对强干扰、大时滞系统的快速、无超调控制,并且进行了与非线性PID(proportional integral derivative)控制器的对比仿真研究。仿真结果表明:带有跟踪微分器的无模型自适应控制器具有的优点,适合于处理带有强干扰以及时滞系统的控制问题。