基于LQR的自矫正路径跟踪控制器设计方法

针对农业机械自动驾驶提出了一种基于线性二次调节器(LQR)的自矫正路径跟踪控制器设计方法。该方法通过将车辆系统建模为多输入单输出(MISO)状态空间系统,使用LQR设计控制器,以实现对车辆在给定路径上的稳定跟踪和抗干扰能力。针对LQR控制器中存在的系统误差引入了基于反馈误差的自矫正机制,以实现快速准确的路径跟踪,同步降低农业机械自动驾驶中的轨迹误差值。在仿真与实验中进行了验证,并与传统LQR控制器进行比较。结果表明,该控制器设计方法可以有效实现自动驾驶农业机械在复杂路径上的精确跟踪和强鲁棒性性能,曲线路径跟踪平均最大横向误差小于等于0.0530m,平均最大绝对平均误差小于等于0.0331,平均标准差小于等于0.0273m。

基于模糊终端滑模控制器的路径跟踪横向控制策略

为了解决智能车辆采用传统滑模控制器(SMC)时跟踪精度较差和稳定性欠佳的问题,提出了一种基于模糊终端滑模控制器(FTSMC)的路径跟踪横向控制策略.首先,建立了车辆二自由度动力学模型和路径跟踪误差模型,并采用改进的指数趋近律设计了终端滑模控制器(TSMC).其次,为解决SMC抖振问题,通过模糊逻辑在线优化指数趋近律中的边界层,并基于Lyapunov稳定性理论证明了控制系统的稳定性.最后,建立了Matlab/Simulink和Carsim联合仿真模型,验证了所提控制策略的有效性.结果表明,在低、高车速两种工况下,FTSMC的横向位移偏差最大值分别降低了14.4%和23.3%,横摆角偏差最大值分别降低了11.0%和18.9%,抖振现象得到了显著的抑制.

不确定系统H_(_infinity)跟踪控制器设计方法研究

选取连续时间不确定系统模型为研究对象,系统模型中考虑变量参数不确定性的存在,阐述了一种通过线性矩阵不等式(LMI)手段进行H_(_infinity)跟踪控制器设计的方法.参照H_(_infinity)跟踪控制性能指标为设计依据,利用Lyapunov函数方法对系统进行稳定性分析,设计所得的跟踪控制器存在条件以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出,可通过Matlab软件LMI工具箱进行求解.最后,通过一个数值仿真实例证明了设计方法的有效性.

主动式双轴太阳跟踪控制器

简要分析了太阳运动的基本规律,对主动式和被动式太阳跟踪方式进行了分析,在此基础之上,设计了一套主动式双轴太阳跟踪控制器。在西藏羊八井国家可再生能源实验基地的实地运行中,此太阳跟踪控制器表现出了良好的性能,与固定式光伏发电系统相比,发电量提高30%以上。

光电跟踪系统自抗扰伺服控制器的设计

考虑系统扰动对光电跟踪伺服系统精度的影响,提出了采用自抗扰的控制方案,并分析了实现自抗扰的工作原理。对某型光电跟踪系统进行了结构分析,将目标运动速度视为外部扰动,系统内部参数摄动视为内部扰动,采用扩张状态观测器从系统响应的输入、输出信号中估计出扰动,并进一步用跟踪微分器提取扰动的一阶导数来提高对扰动的估计精度,以最大程度地补偿扰动。实验结果表明,在载体扰动下,跟踪最大角速度为40mrad/s,最大角加速度为8mrad/s2,机动目标的误差<0.1mrad,且响应速度快,超调<10%。该方案结构简单,控制鲁棒性强;无需额外的传感器对目标运动进行测量、滤波和预测,即可有效提高系统高精度捕获、跟踪快速机动目标的能力。

用于阵列天线连续跟踪的步进电机控制器IP核设计

采用VHDL语言设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的步进电机控制器IP核,并在QuartusⅡ软件中进行了编译和仿真。该控制器采用了控制参数在线计算模块,使得阵列中每台步进电机都可以根据对应单元的相移量推算出各自的升降频曲线及脉冲发送时刻,从而保证阵列中各个电机的转动角度保持一定的关系,同时能有效地降低步进电机失步的风险。该控制器采用编码器反馈信息处理模块,对步进电机失步进行判断和校正。编译结果显示:通过合理设定数据位宽、重复利用乘法器、合理利用相邻脉冲发送间隔,控制器可以有效降低进行实时参数计算时的硬件资源使用量。测试结果表明,该控制器可以实现阵列天线波束连续跟踪。

粒子群优化模糊控制器在光伏发电系统最大功率跟踪中的应用

针对采用干扰观察法时最大功率跟踪系统的输出功率在最大功率点附近小幅振荡的问题,设计了一种应用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)的模糊控制器,并将其应用于光伏发电系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)。该控制器采用粒子群算法优化模糊控制的隶属度函数,能够实时调整跟踪步长,保证系统在光照强度和温度变化时有较快的动态响应速度和较高的稳态精度。分别对采用干扰观察法、常规模糊控制方法和带粒子群优化的模糊控制器在相同情况进行了仿真和试验,结果证明了所提方法的有效性和鲁棒性。

基于DSP的光电跟踪架伺服控制器的设计

光电经纬仪是现代靶场中用来测量空中飞行目标参数的一种复杂贵重的精密测角仪器,其中伺服系统是经纬仪的重要组成部分;目前的经纬仪跟踪架伺服控制器通常是由PC104系统完成通讯、检测等功能,然而随着要求光电跟踪架功能的不断增加和检测精度的不断提高,因此这里从实用出发,设计了基于TMS320LF2407 DSP的伺服控制器;由于TMS320LF2407的特点,该控制器与PC104系统相比减小了体积,增加了可靠性,提高了运算速度和能力,并且该控制器应用在所内某型号经纬仪上效果很好,值得在相关的研究所中推广。

变结构PI控制器的设计及其在光电跟踪系统中的应用

为了给光电跟踪系统提供高性能的伺服控制,基于传统的PI控制器原理,结合变结构的思想,设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。介绍了该控制器的工作原理并讨论了设计参数的选择。基于某型号光电跟踪系统,分别对采用了VSPI、抗积分饱和PI控制器(AWPI)和积分分离PI控制器(ISPI)作为位置回路控制器的伺服控制系统进行了仿真和实验。实验结果表明,采用了VSPI的光电跟踪系统基本无超调,上升时间为0.378s,稳定时间为0.488s,跟踪精度为1.26″。该系统结构简单,能实现嵌入式实时控制;与其他两种控制器相比综合性能更好,完全满足光电跟踪系统精度高、响应快的要求。

基于模糊控制器的无静差跟踪控制方法研究

提出了一种基于模糊控制器的无差跟踪控制设计方法，试验结果证明了该方法具有优良的控制特性，达到消除数控伺服系统静差的目的，实现无差跟踪控制，满足机床内联传动链的要求。

MCU控制的太阳能电池最大功率跟踪控制器

介绍了一种采用AT89C4051单片机以及外围器件实现太阳能电池最大功率点跟踪(MPPT)控制的精简设计。在该设计中提出了采用"爬山改进法"来实现最大功率点控制,并给出了实验方法。实验结果表明,控制器达到了最大功率点跟踪的目的。

高精度双轴太阳跟踪控制器设计

结合聚光式光伏发电对太阳跟踪装置的应用需求,设计了基于DSP与CPLD的高精度双轴太阳跟踪控制器。设计以太阳位置计算的方法为主要跟踪控制方式,采用CCD传感器对太阳跟踪角度偏差检测自动定位和校准。结合光电定位校准开关,可以消除较大的机械积累误差,跟踪精度高。根据太阳高度自动调整启动返回时间,可以最大限度地获得更多的光能同时又降低了不必要的功耗。本设计实验效果良好,配合菲涅尔聚光电池使光伏发电效率大大提高,具有较高的实用价值。

规则自调整模糊控制器在焊缝跟踪中的应用

根据水下焊接的特殊情况,设计了一种带修正函数的规则自调整模糊控制器.对不同形状的焊缝进行药芯焊丝湿法水下焊接的焊缝跟踪试验,并将采用规则自调整的模糊控制器与简单模糊控制器得到的跟踪结果进行比较.试验结果表明,采用所设计的规则自调整模糊控制器进行焊缝跟踪,能够获得更高的跟踪精度和自适应性.

航天器相对大角度姿态跟踪非线性控制器设计

采用修改的Rodrigues参数表示相对姿态矩阵,结合相对姿态运动学方程和相对姿态动力学方程,利用Lyapunov理论的控制方法设计了非线性控制器。该方法的一个重要的优势是可以将姿态状态的跟踪控制设计问题转变成姿态状态控制的调节器设计问题,使得设计过程将大大简化。采用机动角速度受限的控制算法对控制器进行了仿真试验。验证了此控制器鲁棒性和抗干扰性较强,姿态角速度在陀螺的饱和范围以内,具有一定的工程应用价值。

感应电动机时变转矩跟踪的无源性控制器设计

分析了根据无源性控制原理设计感应电动机转矩跟踪控制器的一般步骤和方法,得到了由期望转矩确定期望轨道的方法和方程。根据所设计的期望轨道,给出了对时变的期望转矩进行跟踪控制的无源性控制器的一般设计方法,从而将期望转矩为恒转矩的情形推广到时变的情形。

焊缝跟踪模糊控制器的研究

介绍了一种新型的焊缝跟踪模糊控制器。该控制器采用了自调整模糊控制理论 ,在焊缝跟踪中可以通过调整修正因子来改变模糊控制规划 ,以满足焊缝跟踪过程的需要。埋弧焊焊缝跟踪实验表明 ,该控制器具有良好的动态性能和控制精度 。

自适应模糊PID控制器在跟踪器瞄准线稳定系统中的应用

针对陀螺惯性平台上的跟踪器瞄准线稳定系统中非线性不确定因素对稳定精度的影响,设计了一种自适应模糊PID复合控制策略.提出了改进的自适应调整因子和学习算法进行控制参数和规则的在线修正;采用PID控制克服模糊控制固有的精度盲区.实验结果表明该方法在一定测量噪声和速度敏感范围内,能有效地隔离载体扰动,保证跟踪器对目标的准确瞄准,具有动态响应快、稳定精度高、自适应抗干扰鲁棒性强等特点.

飞行轨迹指令综合跟踪控制器设计

运用多重尺度奇异摄动理论，结合动态逆解耦理论和动态平衡点邻区域优化线性化系统的优化解耦控制律理论，研究了战术任务综合飞行管理系统的综合飞行轨迹指令跟踪控制器系统化设计方法。对Ｆ－１５飞机，设计了综合飞行轨迹跟踪控制器。数字仿真结果表明，设计的跟踪控制器能够控制飞机精确跟踪不同时标集的飞行指令。

一种基于误差四元数的飞行器姿态跟踪系统的滑模控制器

对于参数不确定和外部扰动的空间飞行器姿态跟踪系统 ,本文提出了采用滑模控制的方法。利用误差四元数建立数学模型 ,选择了一类线性滑动流形 ,并且基于李雅普诺夫函数推导出滑模控制律。理论分析及仿真结果表明 ,本文所求控制律对空间飞行器跟踪系统具有全局稳定性和鲁棒性。

具有弱磁调速的轧机速度系统H_∞鲁棒跟踪控制器设计

轧机速度系统通常由直流电机驱动,当具有基速以上的弱磁调速时,速度控制系统的开环放大系数将会由于Cmφ的变化和电机转动惯量等参数的摄动而产生较大范围内的变化,且在电流调节器和速度调节器设计时常忽略反电势闭环的影响,因此,速度控制系统具有较大的参数不确定性和一定的模型误差。另外,轧机速度系统的外界轧 制负载扰动具有较大的时变不确定性,因此,为使速度控制系统具有较好的鲁棒稳定性和干扰抑制性能,该文基于内模原理的H∞混合灵敏度控制方法设计了速度鲁棒跟踪控制器。仿真研究结果及与常规PI控制器效果的比较表明,所设计的速度控制系统具有优良的干扰抑制性能和鲁棒稳定性。