输入具有齿隙非线性特性的周期系统的自适应控制

针对一类输入含齿隙非线性动态特性的周期时变系统,在周期不确定性可时变参数化的条件下设计自适应控制器.对周期时变参数进行傅里叶级数展开,并采用微分自适应律估计未知傅里叶系数和齿隙动态特性参数,通过鲁棒方法消除截断误差和齿隙模型的有界误差项对系统性能的影响.采用双曲函数替代符号函数确保控制器可微,同时能有效抑制颤振.引入△函数,避免参数估计发散,并保证系统输出渐近跟踪理想轨迹.理论分析与仿真结果表明,闭环系统所有信号有界.

基于扩张状态观测器的管桩自动焊接机滑模控制

针对管桩自动焊接机中齿轮传动结构带来的齿隙非线性问题,文中提出一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制器设计方法。将非线性、时变齿隙模型等价为全局线性化模型,并证明建模误差上限有界。基于该模型,考虑到输入齿隙未知以及外界干扰未知的情况,文中分别设计了滑模控制器和基于扩张状态观测器的改进滑模控制器。前者能够渐进稳定的跟踪输入信号,抗干扰能力强,但存在较大抖振;后者利用扩张状态观测器观测出未知扰动并直接补偿给控制器,在保证跟踪误差在期望精度范围的同时减少了抖振,便于工程实现。仿真实验证明了相较于传统滑模控制器,基于扩张状态观测器的改进滑模控制器系统到达滑模面的速度更快、抖振更少。