基于LADRC算法的柴油发电机组控制研究

柴油发电机组是由柴油机和发电机耦合组成的复杂机电设备,具有强非线性特性。柴油发电机组正常工作的关键是控制供电电压和频率稳定。以基于他励同步发电机的柴油发电机组为对象,针对负载突变工况研究柴油机和发电机的协同控制方法。首先,基于柴油机和发电机组外特性,通过非线性插值和动态参数调度,考虑柴油机和发电机的耦合关系,建立柴油发电机组动态实时非线性模型。然后,采用线性自抗扰控制(Linear Aatomatic Disturbance Rejection Control,LADRC)算法,在输出反馈控制的基础上,将负载突变及柴油机和发电机间的耦合统一作为干扰因素,设计扩张观测器观测干扰并全面补偿。最后,进行了硬件在环试验验证:在不同负载突变工况下,可以保证供电频率波动小于0.4 Hz,端电压波动小于5.5%,满足国家供电标准,实现了柴油发电机组稳定供电的目标。

基于LADRC的无人机高精度定高控制

针对复杂气流扰动对无人机(UAV)航迹高度控制的影响,对存在复杂气流扰动下的定高控制策略、控制结构和控制器参数优化展开研究,实现高精度高度控制。基于线性自抗扰控制(LADRC)确定总体控制架构,设计扩张状态观测器(ESO)观测估计纵向高度通道和速度通道中存在的总扰动,在控制中引入扰动补偿,减小扰动对系统输出造成的影响。对UAV在飞行过程中存在的大气紊流扰动或离散突风等风干扰分析其功率谱密度,构造考虑风扰动对高度影响、时域响应特性和稳定裕度的综合目标函数,通过粒子群优化算法得到具有高精度、高抗干扰性能的控制器参数,优化中考虑风干扰的功率谱密度分布,减小了控制器参数设计的保守性。通过与常规比例-积分-微分(PID)控制器控制效果进行对比,说明基于线性自抗扰控制器的纵向高度控制的优异性能。

某型步战车炮控系统的新型LADRC控制器设计

针对工程实际中量测输出含有噪声这一问题,设计了以带有滤波器的新型扩张状态观测器为核心的新型线性自抗扰(LADRC)控制器。基于某型步战车实测数据,运用递推最小二乘法对模型参数进行辨识,从而得到炮控系统模型。分别用PID控制器,LADRC控制器和新型LADRC控制器进行了仿真。结果表明,新型LADRC的抗扰性和鲁棒性优于PID;当输出加入量测噪声时新型LADRC比LADRC控制效果有改善,两者都能够在保持控制系统原有特性基础上大幅提升炮控系统的稳定精度。

线性自抗扰的增稳云台控制系统研究与实现

增稳云台是维持摄像头稳定并获得清晰图像的重要装置。文中提出一种LADRC线性自抗扰控制算法与FOC矢量控制算法相结合的方法,并将其应用于增稳云台系统中,提高增稳云台的控制精度、稳定性与抗干扰能力。其次,对无人系统增稳云台的硬件和软件进行设计,搭建测试实验平台。测试结果表明,所设计的控制系统运行良好,对阶跃控制命令的上升时间在0.3 s以内,在17.5 m/s的风速环境下,三轴角度的变化范围在0.15°以内,可达到预期目标。

基于重复自抗扰控制的索网天线振动抑制

为解决索网天线在轨运行过程中的振动抑制问题,提出一种基于重复自抗扰复合控制器的主动振动控制方法。首先,使用有限元法建立天线型面的振动动力学模型,基于模态截断的方法对动力学模型进行降阶并转化为状态空间方程的形式。然后,基于能量最小化准则,使用遗传算法对传感器/作动器的位置进行优化。最后,设计了基于线性自抗扰控制的天线型面振动主动抑制算法,并在此基础上设计前馈重复控制算法,通过对反馈控制周期性误差的学习,提高控制器抑制周期性扰动的能力。仿真结果表明,相比无控状态时,所提出的控制方法可将型面扰动降低97.0%,振动抑制效果优于PID控制器。所设计的控制方法为天线型面的振动控制提供了一种新的技术手段。

基于蚁群算法优化自抗扰控制器的机器人控制

研究基于线性自抗扰控制器的机器人无标定手眼协调控制,搭建了控制系统的Simulink模型,为解决控制器的参数整定问题,选择并编写了蚁群算法的MATLAB程序,通过代码与模型相结合的仿真实验,实现了六自由度机器人对运动目标的跟踪控制,仿真结果验证了算法的可行性和有效性。

基于鸟群算法优化的桥式吊车线性自抗扰控制

针对欠驱动吊车的防摆与定位问题,本文提出一种基于线性自抗扰控制技术(LADRC)的欠驱动桥式吊车控制策略及控制器参数优化方法。区别于其他常规的桥式吊车控制策略,该方法不需要对吊车模型进行任何近似解耦或线性化处理,允许模型存在一定的不确定性并且考虑了系统所受的摩擦力与空气阻力等干扰,同时针对传感器噪声污染环境下控制器的参数整定问题,应用鸟群优化算法进行参数优化。在负载质量和吊绳绳长等发生变化或存在不确定因素的情况下,控制策略依然能实现对台车的精确定位与负载摆动的有效抑制。最后通过仿真证明了控制方法具有良好的控制性能。

线性自抗扰控制算法在ATO系统中的应用研究

针对列车运行系统快速、稳定、精确等要求,将线性自抗扰控制(LADRC)算法应用于ATO系统的速度控制,并采用粒子群优化(PSO)算法对LADRC算法进行优化,提高LADRC控制器的参数整定效率。仿真结果表明,该算法较传统的PID控制算法,能够有效提高速度控制的快速性和精度,改善乘客舒适度。

一种辅助搜救的四旋翼飞行器设计

随着无人机技术的快速发展,小型四旋翼飞行器已慢慢地融入日常生活,尤其在航拍、搜救等领域,提供了越来越多的帮助和便利。文章采用STM32单片机作为主控制器,搭载三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘、气压计等多个传感器,完成了飞行器整体硬件的设计与搭建;运用PID-LADRC串级控制算法实现了飞行器姿态和位置的控制。通过实验,验证了该设计的可行性和可靠性。

基于线性自抗扰控制的隧道通风节能控制研究

为了提高隧道通风控制系统的响应速度和运行效率,减少调节过程中的系统波动和能量损耗,降低隧道内车流量、车速、天气、事故等因素对风机控制效果的影响,解决调节过程中存在的非线性、滞后性、波动性等问题,研究了线性自抗扰的隧道通风控制方法。以短型隧道的通风系统为研究对象,将隧道烟雾浓度作为控制目标。将隧道通风过程分成两个控制阶段,并通过等效分析,简化为一个参数摄动的一阶时滞系统。基于线性自抗扰控制方法,构建了扩张状态观测器。将控制模型中的系统波动参数和外界扰动作为一种扩张状态进行了观测,并进行了实时估计和补偿。以系统控制稳定为目标,研究构建了控制器参数的选择约束条件。基于隧道通风控制模型的结构和特性,选择了控制器参数。在不同工况下的仿真结果表明:与传统控制器相比,线性自抗扰控制器缩短了约30%的系统调节时间,提高了响应速度;调节过程中超调量下降了18%,减少了约20%的风机需求功率,降低了系统波动,提高了风机运行效率和控制精度;当系统模型参数存在20%~30%的波动时,线性自抗扰控制器能够有效地抑制参数波动对控制效果的影响,使风机控制系统能够保持一定的稳定性,具有较强的鲁棒性。