起重机大摆角PD防摇控制方程Runge-Kutta求解

针对桥式起重机大摆角防摇控制问题,建立非零初始条件“小车-吊重”大摆角非线性PD(比例微分)控制动力学方程。给出非线性微分方程的Runge-Kutta数值求解方法并进行了实例计算。计算结果表明:PD控制本质上是对有经验司机“跟车操作”的模拟;比例系数Kp的引入相当于添加了系统等效阻尼,微分系数Kd的引入相当于增加了系统等效质量。这为后续的PLC控制编程提供了动力学参考。

基于一种加速PD型迭代学习控制算法的机械臂轨迹跟踪

针对二自由度机械臂非线性系统,迭代学习控制(iterative learning control,ILC)对于具有重复运动特性的机械臂有较好的控制效果。在扰动的情况下,设计了一种PD型迭代学习控制律,随着系统迭代次数的不断增加,通过在区间内对增益矩阵进行实时修改来缩短所需的修正区间,进而达到加快收敛速度的目的。首先,结合λ范数分析ILC的收敛性。其次,通过仿真验证所提出控制策略的可行性和有效性。最后,在相同条件下,仿真结果表明,PD型ILC收敛速度比P型ILC更快;带有扰动的PD型ILC比传统扰动型PD控制收敛效果更好。

非线性PD控制在自动地形跟随系统中的应用

提出了一种非线性PD控制方法,并将其应用在自动地形跟随系统飞行控制律的设计中。对采用常规PI控制与非线性PD控制的飞行控制系统进行了鲁棒性仿真比较以及典型地形跟随误差仿真比较。结果表明,采用非线性PD控制方法设计的控制律具有良好的鲁棒性与跟随性能。

执行器失效故障的PD型迭代学习容错控制

针对发生执行器失效故障的时变控制系统,提出了一种基于迭代学习律的容错控制方法。该方法采用了PD型迭代学习控制律,利用重复过程的批次信息反复进行迭代学习,缩小控制器的输出误差,跟踪系统预设的期望轨迹。随后,利用算子理论和范数论证了系统保持鲁棒稳定和良好跟踪性能的充分条件。该条件能够有效抑制执行器故障,将系统的实际输出收敛在预设轨迹的邻域内。仿真结果说明,此算法收敛速度快,不仅能确保故障系统渐进稳定,而且具有良好的跟踪性能,是一种易于实现并且稳定、有效的容错控制算法。

具有自适应非线性增益的开环PD型迭代学习控制

针对同时存在周期性干扰和随机测量噪声的一类非线性系统,提出一种基于误差幅值和误差变化率的开环PD型迭代学习非线性增益自适应算法,分别给出了比例和微分的增益调整规则,并对所提算法进行了严格的理论分析,同时推导出收敛条件。结果表明,与传统学习增益固定的开环PD型迭代学习律相比,当非线性系统同时存在周期性扰动和幅值较大测量噪声时,自适应非线性增益学习律能根据误差幅值和误差变化率在线调整比例和微分学习增益,抑制扰动和噪声,使得在学习收敛速度和收敛精度之间在某种程度上得以折中,在学习初始阶段高增益下保证了迭代学习的收敛速度,学习末了阶段小增益下具有较强的鲁棒性和收敛精度,得到的误差跟踪曲线更加平滑。

小卫星PD姿态控制器IP核的FPGA实现

针对现代小卫星在姿态控制系统中对运算速度、控制精度等方面提出的更高要求,分析了利用FP-GA来实现卫星姿态PD控制器的可行性,提出用输入使能端及输出标志符号对内部各计算模块进行控制以解决数据同步问题.利用硬件描述语言进行了各模块功能的实现,并最终例化为PD控制器IP核.结果表明该设计只需34个时钟脉冲即可完成姿态控制力矩的计算,控制精度达到10-5量级,速度及精度满足现代小卫星对控制系统的要求.

具有简单重力补偿的机械手反馈控制

讨论在关节空间中机械手的反馈镇定问题。首先通过构造新的 L yapunov函数 ,证明了 PD控制规律加简单的 (期望位置的 )重力补偿可以全局镇定刚体机械手系统 ,改进了需要精确重力补偿的 PD控制规律。进一步利用机械手动力学方程中的无源性 ,提出了具有简单重力补偿的动态输出控制规律。由于期望位置的重力可以离线计算 。

跟踪微分器在某无人机定高控制律设计中的应用

首先论述了某型无人机本体特性和所用传感器精度。基于一个飞行试验平台,重点讨论用PD控制和跟踪微分器进行纵向定高控制律设计,分析比较了用这两种控制律设计的高度保持响应特性。研究表明,应用跟踪微分器设计定高控制律,高度稳态精度好、响应时间快。

基于任务坐标系法焊线机轮廓控制算法设计

针对自动焊线机末端执行器跟踪给定轨迹的问题,依据任务坐标系方法,研究了自动焊线机末端执行器轮廓控制算法的设计方法,得出轮廓控制器由一个时变的PD反馈控制器和一个时变的前馈补偿组成,并以半径为10mm的圆弧为例设计了相关参数,最后实验得出在运动周期为1s时,系统轮廓误差为0.033mm.

基于迭代学习控制的电液力控制系统

电液力控制系统是一个高度非线性而且参数不确定的非线性时变系统,传统的PID控制策略难以取得让人满意的结果。为了使电液力控制系统拥有较好的控制效果,文中提出迭代学习控制策略。采用开环PD的控制策略设计控制器,最后通过Matlab软件对其进行仿真,仿真结果表明,该控制策略可以提高系统的控制精度,提升系统的响应速度。

基于PD控制的仿昆虫扑翼样机研制

仿昆虫微型扑翼飞行器(FW-MAN)可以模仿昆虫悬停、垂直起飞以及侧飞等飞行姿态,从而适应复杂多障碍环境,具有广阔的应用前景。成功设计研制了一款重23.8g,翼展18cm,扑动幅值180°,扑动频率可达22Hz的可垂直起飞的仿昆虫微型扑翼飞行器。采用曲柄摇杆与滑轮的组合机构作为样机扑动机构以解决原有样机扑动方案存在高摩擦及结构复杂等问题,样机翅翼设计为具有扭转角度的柔性翅翼从而使样机具有更高的气动效率。考虑到现有的姿态调节机制存在增加机构复杂度问题,基于翅翼扭转的姿态调节机制,设计了相应的控制调节机构,并搭建了样机气动力测量平台和姿态调节平台。气动升力与姿态力矩测量结果表明,样机翅翼可提供足够升力,姿态调节机制具有可行性。在此基础上,选取PD(Proportional Differential)控制律作为样机控制方式,为解决参数调定耗时及直接试飞样机不易观察控制效果问题,基于姿态调节平台获取了初始控制参数,然后对样机进行了多次试飞实验,并多次调定参数,最终实现了样机稳定垂直起飞。

无人机自主编队制导律设计

自主编队是无人机集群作战的关键技术。提出了一种基于视线的三维无人机双机与多机自主编队方法。制导律采用横纵分离的经典PD控制方式进行设计,建立了加入制导律的双机、多机的质点相对运动学模型,通过求解该模型在平衡点处的雅克比矩阵的特征根,来判断制导律的稳定性。仿真结果表明:设计的制导律能有效导引无人机构成编队,并保持编队飞行。