扩展近似时间最优伺服控制及其试验验证

针对带有惯性阻尼环节的典型伺服系统,提出一种能实现大范围快速定点运动的控制方案。控制方案首先利用时间最优控制律进行快速目标追踪,当系统速度下降到一定范围内时平滑切换成线性控制律。采用线性控制区内的闭环极点阻尼系统和自然频率作为设计参数,给出了全参数化的控制律。基于Lyapunov理论分析了控制系统的闭环稳定性。将该控制方案用于一个直流伺服电机的位置-速度环的定点位置控制,并进行了MATLAB数字仿真和基于TMS320F28335 DSC的试验研究。结果表明:所设计的控制系统可以对大范围的给定目标进行快速和准确的跟踪,且对扰动和系统参数差异具有较好的鲁棒性。

一种雷达搜跟转换近似时间最优控制方法

为解决时间最优控制(time optimal control,TOC)存在的颤抖和鲁棒性下降问题,提出一种雷达搜跟转换近似时间最优控制(proximateTOC,PTOC)方法。以搜跟雷达方位伺服作为研究对象,在电机角速度和角加速度受约束的条件下,设计近似时间最优控制器,建立控制数学模型,并基于Matlab进行仿真论证及实物验证。验证结果表明:该算法切实可行,能达到系统技术指标要求,可广泛应用于搜跟一体雷达伺服系统中。

定点位置伺服系统的近似时间最优控制

导弹电动舵机的特点:非线性、强耦合,而传统PID控制无法满足其高性能要求。因此采用近似时间最优控制,并对该控制率的参数进行了分析和设计;其次,引入降维扰动观测器估算负载转矩并加以补偿,减小了负载转矩带来的稳态误差;然后,针对大范围位置指令下满足系统对转速的要求,提出并设计了限速近似时间最优控制策略。最后,搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型和DSP控制平台对所设计控制策略进行验证,仿真和实验结果表明,所设计的控制策略能满足定点位置伺服系统的要求。

广义时间最优控制问题的近似最优解

本文考虑受控系统为Ｖｏｌｔｅｒｒａ积分系统的某种广义时间最优控制问题，导出了近似最优控制的充要条件和存在性结果，并在此基础上给出了一个四步法，可求得广义时间最优控制问题的近似最优解．

鲁棒近似时间最优的EMA位置伺服策略研究

针对EMA(机电作动器)伺服系统中常见的速度限幅处理以及高动态响应要求,提出了一种基于1阶LADRC(线性自抗扰控制算法)速度环的PTOC(鲁棒近似时间最优位置控制)控制策略。将速度环与位置环控制律进行结合,避免一般PTOC伺服系统中对速度控制律与位置控制律的切换。分析了速度环不同工作状态下对PTOC控制律的影响,分别设计了速度环饱和以及非饱和工作状态下的PTOC控制律。针对典型PTOC控制律中参数选择过于保守的问题,提出了一种基于可变切换区和线性区的改进方法,并且给出了稳定性证明。仿真实验结果表明,提出的控制策略能够有效提高EMA的位置伺服动态性能以及对扰动的抵抗能力。

具有时滞的广义时间最优控制问题的近似最优解

考虑的是具有时滞控制系统的某种广义系统最优控制问题,给出了这种具有时滞系统的近似最优控制的充要条件及其存在性结果．然后借助文献[1]中四步法,求出这种具有时滞的广义时间最优控制的近似最优解．

电液伺服系统的二阶滑模控制算法研究

针对存在非线性和不确定性的电液伺服系统的跟踪问题,研究了基于时间最优和Lyapunov函数的二阶滑模控制算法。分析了现有二阶时间最优滑模控制算法的问题,提出了改进的二阶近似时间最优控制算法。它可在保证鲁棒性的同时,有效抑制抖振并提高二阶滑模的响应速度。以大型工程机械的电液伺服转向系统为例对算法进行仿真研究,验证了算法的有效性。

考虑舵机时滞的阵风减缓主动控制律设计

针对存在舵机时滞环节的气动伺服弹性系统,提出基于Padé近似和线性二次高斯(LQG)控制的阵风减缓主动控制律设计方法。利用Padé近似将舵机中的时滞环节线性化为一个高阶传递函数并引入气动弹性模型,建立线性的阵风减缓受控模型;利用LQG控制方法对线性化模型设计阵风减缓主动控制系统,并采用平衡截断法对所设计的控制系统进行降阶;利用Simulink将所设计的控制系统引入非线性模型中,得到von Karman连续阵风激励情况下系统的开/闭环响应情况。计算结果表明:根据所提方法设计的阵风减缓主动控制律能有效降低原气动伺服弹性系统的阵风响应,对研究对象机身过载的抑制在15%左右,而对翼根弯矩的抑制达到25%以上。