基于滑模自抗扰的同步转向高地隙喷雾机姿态控制

为提高同步转向高地隙喷雾机转向机构对目标状态的响应速度与鲁棒性,提出了一种滑模自抗扰姿态控制策略。首先,基于同步转向结构建立喷雾机姿态控制模型;其次,将喷雾机的姿态控制模型进行解耦并转换为反馈系统标准型;然后,设计线性扩张状态观测器对模型总扰动进行实时补偿,并根据补偿后的模型推导出终端滑模控制律;最后,分别通过仿真试验以及场地试验对姿态控制器的性能进行验证。在场地试验中:当目标转角为5°时,喷雾机前、后转向角的响应时间分别为1.55 s和1.45 s,当目标转角为20°时,前、后转向角的响应时间分别为3.05 s和2.95 s。本文所提出的滑模自抗扰姿态控制器与传统PID姿态控制器相比,前、后转向角的响应速度分别提高8.42%与1.89%,稳态误差分别降低2.96%与3.15%。仿真试验与场地试验结果表明,滑模自抗扰姿态控制算法收敛速度快、鲁棒性强,能够满足喷雾机在不同环境下进行无人自主导航作业的需要。

基于固定时间滑模自抗扰的永磁同步电机控制

针对永磁同步电机转速控制系统中采用滑模控制存在抖振现象以及自抗扰控制轨迹跟踪准确性能较差等问题,提出一种基于固定时间收敛的非奇异快速终端滑模自抗扰复合控制器。建立了考虑外部扰动的永磁同步电机动力学模型,为减弱系统抖振现象、增强系统跟踪性能及抗扰性能,基于自抗扰控制架构,引入了固定时间扩张状态观测器和固定时间非奇异快速终端滑模控制器,并进行了稳定性分析。通过仿真对比,验证了该复合控制器的有效性及优越性。

基于滑模自抗扰的永磁同步电机控制

针对基于自抗扰原理的永磁同步电机控制存在待整参数多和参数物理意义不明显等问题,提出一种改进滑模自抗扰控制算法。首先,利用滑模趋近律构建出最优控制函数,将扩张状态观测器及非线性误差反馈控制律中的fal函数用最优控制函数代替,从而减少待整参数,完成对非线性自抗扰控制器结构的优化。其次,使用李雅普诺夫函数对改进滑模自抗扰控制器的稳定性进行分析。最后,采用Matlab仿真验证该算法的可行性。仿真结果表明:永磁同步电机调速系统采用改进滑模自抗扰控制器后,既能保留非线性自抗扰法无超调起动和抗负载扰动能力强的优点,又能提高永磁同步电机调速系统的动态稳态性能。

基于纳什均衡量子粒子群算法的分布式能源系统频率控制方法

含风能、太阳能等可再生能源的分布式能源系统存在频率波动过大和混合储能难以控制的问题。为此,文章提出了一种基于纳什均衡量子粒子群算法(NEQPSO)的分布式能源系统频率控制方法。首先,建立了一种含新能源和混合储能的分布式能源系统模型,并将滑模控制器(SMC)与LADRC观测器的输出共同作用于LADRC的PD控制器,实现滑模线性自抗扰控制器(SM-LADRC)的改进;接着,采用NEQPSO对控制器参数进行优化,以获取最优控制器参数;最后,设置不同情况下的对比验证实验。实验结果表明,优化控制器的控制效果明显优于常规PID和PI控制的;NEQPSO的寻优能力明显优于粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA)的;同时,由负荷实验和灵敏度验证实验结果可知,基于NEQPSO滑模线性自抗扰控制的分布式能源系统响应快速、抗扰能力更强、频率效果更好且具有良好的稳态性能。

直升机吊挂前飞抗扰动控制

针对直升机吊挂前飞过程中吊挂物易受扰摆动及吊挂物摆角变化对直升机姿态具有干扰等问题,设计了终端滑模自抗扰控制器(TSM-ADRC)。首先建立了直升机-吊挂系统模型;然后引入直升机本体姿态信息和吊挂物的摆动角信息,设计了终端滑模自抗扰控制器;最后进行基于终端滑模自抗扰控制器和PID控制器的直升机吊挂前飞姿态稳定仿真。仿真结果表明终端滑模自抗扰控制器可以准确估计系统干扰并进行补偿,抑制了吊挂物的摆动,提高了直升机吊挂系统的抗干扰能力和响应速度。

输入不确定的6自由度悬索并联机器人位置控制

大射电望远镜工程中,六根大跨度的悬索被用来牵引馈源舱,实现馈源舱大范围的位置和姿态空间扫描运动。基于此,考虑到舱索系统的惯性主要集中在馈源舱上,且舱体运行速度缓慢以及索结构间的强耦合的特点,基于牛顿欧拉方程和舱索非线性准静态静平衡方程,建立馈源舱动力学模型。将悬索模型的误差视为外部对馈源舱系统的未知扰动,利用扩张状态观测器(ESO)对馈源舱的各阶状态及未知扰动进行有效的估计,在此基础上提出具有强鲁棒性自抗扰滑模控制器,并证明该控制器的稳定性。数值结果说明了方法的可行性和有效性。