提高FMS有轨运输车定位精度及其可靠性研究试验──PDF控制器的研制和应用

叙述了一种新型的、具有很强鲁棒性的伪微分反馈（ＰＤＦ－Ｐｓｅｕｄｏ－ＤｅｒｉｖａｔｉｖｅＦｅｅｄ－ｂａｃｋ）控制器。作者将其用来控制ＦＭＳ有轨运输车模型，以提高运输车定位精度及其可靠性。介绍了研究试验中的设计、计算、调试以及实验结果。其中详细地阐述了模型运输车的机械结构与设计，驱动系统固有频率计算与控制，模型车数学模型的建立与参数识别，ＰＤＦ控制器设计与参数优化以及实验装置总体调试与定位精度测试。研究结果表明，实验装置的设计、分析计算以及试验是成功的，达到预期的目标，为工业试验提供了依据；采用ＰＤＦ控制器控制运输车具有调试方便，工作可靠以及能较大地提高运输车的定位精度等优点。

随机分布系统基于广义H_∞控制的PDF跟踪控制

针对非高斯随机系统,提出了基于线性B样条逼近的广义系统建模方法;讨论了这类广义系统基于H∞状态反馈控制器的设计,解决了非高斯随机系统输出概率密度函数(PDF)跟踪控制和干扰抑制问题;基于线性矩阵不等式,得到了该问题H∞状态反馈控制器存在的充分必要条件。最后,运用仿真验证了所提出方法的有效性。

卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统研究

针对非接触式登船梯控制系统在实际工作中不可避免地受到干扰信号的影响这一问题,提出了卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统。该控制系统主要由PDF控制器、抗积分饱和控制器和卡尔曼滤波器三个部分组成。卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统具有优良的控制性能和动态品质。该控制系统能快速跟踪设定的参考信号且无超调与振荡出现,同时能抑制白噪声的污染。仿真结果表明,该控制系统提高了系统的自适应与鲁棒性。

基于PDF控制的弹性扭转系统的设计与实现

柔性连接驱动具有能耗低、驱动器小、速度快等优点,在工业生产中越来越受到广大学者的重视。贝加莱公司将工业中的柔性连接驱动加以抽象,设计开发出了一套多质量弹性扭矩装置,其具有非常强的振荡性,依据对象特性,采用伪微分反馈控制方案,实验结果表明该控制方案能使系统在很短的时间内达到预设速度,并有较高的稳态精度,得到了较好的控制效果。

直流电机伪微分反馈位置控制参数优化方法

针对电枢控制式直流电机的位置控制,依据伪微分反馈(PDF)控制理论设计控制系统结构形式。采用状态方程有约束最速下降法(CSDSE)对控制系统控制参数进行优化,建立了直流电机位置控制系统性能优化的数学模型,结合具体的位置控制系统推导CSDSE优化方法,并给出优化程序的编制步骤。伪微分反馈直流电机位置控制系统计算机仿真和实验结果表明,对阶跃参考输入其输出响应速度快、无超调、无振荡,控制性能对被控对象参数变化不敏感,并具有优越的负载性能或抗外界干扰能力。

电枢控制式直流电机伪微分反馈速度调节系统设计

介绍了一种对电枢控制式直流电机速度进行调节的新的控制方法———伪微分反馈控制(简称PDF)算法,讨论了这种控制系统的结构原理,并对如何确定控制系统中的控制参数给出了计算公式。计算机仿真和实验结果表明,PDF控制方法与PI控制系统相比,具有快速的瞬态响应性能、很强的负载能力以及优良的鲁棒性能。

电磁永磁混合磁悬浮控制系统刚度的研究

电磁永磁混合磁悬浮系统的悬浮磁极加上永磁部分之后,系统的不稳定因素增多了,这就要求控制系统有更快的响应速度,更高的刚度。基于混合悬浮控制系统的刚度问题,分析比较了状态反馈控制系统、PD控制系统和PDF控制系统的抗干扰能力,从而为解决混合悬浮系统刚度问题提供了一种理论依据。

工业机器人控制系统中的伪微分反馈控制

本文介绍了一种在工业机器人控制系统中较为先进的控制技术，引入了理查德Ｍ弗伦教授提出的伪微分反馈控制技术和设计参数的简易计算方法，文中还给出了阀控液压马达位置伪微分反馈控制伺服系统的设计和部分实验结果。

非线性随机系统的概率密度追踪控制

针对目前非线性随机系统控制方法的设计复杂、计算成本高以及缺乏稳定性或收敛性证明等缺点,提出了一种全新的基于等效非线性系统法求近似稳态解的思想设计的非线性随机系统的反馈控制,使受控系统输出的稳态概率密度函数逼近事先给定的目标概率密度函数.利用Lyapunov函数法证明了受控系统的收敛性.数学仿真结果证明了这种方法的可行性和正确性.

永磁电磁轴承自检测原理

为了降低磁悬浮轴承的制造成本,提高磁悬浮系统的动态性能,提出了自检测磁悬浮轴承系统。该自检测系统从电磁轴承控制线圈两端提取随位移变化的电感电压(电流)信号,作为反馈信号,构成伪微分反馈(PDF)控制的闭环自检测磁悬浮轴承系统。试验结果表明,该自检测磁悬浮轴承系统具有很强的鲁棒性。

随机部分可积拟哈密顿系统的概率密度追踪控制

目前非线性随机系统的控制方法存在设计复杂,计算成本高,以及缺乏稳定性或收敛性证明等缺点,针对这些问题,本文在作者前期研究的基础上发展了一种全新的针对部分可积的非线性随机系统的反馈控制,使得受控系统输出的稳态概率密度逼近事先给定的目标概率密度,并利用Lyapunov函数法证明受控系统的收敛性.数学仿真结果证明了这种方法的可行性和正确性.

伪微分反馈控制系统的智能积分优化

研究了对伪微分反馈控制系统一阶和二阶系统的优化方法,将智能积分的概念应用在伪微分反馈控制系统中。经过研究实验,对于所有实际的一阶或者二阶被控对象来讲,智能积分PDF控制器无疑是一种有效的最优控制器。

基于伪微分算法的混合磁悬浮地球仪

为实现永磁电磁混合悬浮地球仪的稳定悬浮控制,采用伪微分反馈控制算法进行了力学和运动学分析,建立了系统数学模型,推导出控制对象及控制系统的传递函数,并对其稳态性能进行了理论分析.研究结果表明,伪微分反馈控制策略针对混合磁悬浮系统非线性和固有的不稳定性具有鲁棒性和控制精度高的特点.

基于伪微分反馈的过程控制实验探究

以单容水箱为被控对象,使用阶跃响应曲线法在PCT-III过程控制实验装置对系统模型参数进行辨识,并对模型进行归一化处理,得到单容水箱的数学模型。利用Matlab/Simulink构建基于PDF的液位控制系统仿真模型,在PDF控制的基础上加入前馈环节构成PDFF控制后,提高了系统的抗干扰能力,达到了与PID控制相媲美的跟踪能力。基于ITAE准则对控制器的参数进行优化,在PCT-III过程控制实验装置上对仿真结果进行验证,验证结果与仿真结果一致。

基于Σ-Δ采样的高性能PDF电流控制策略研究

针对永磁同步电机(PMSM)电流环控制精度低、动态性能差等问题,采用伪微分反馈(PDF)控制器并结合Σ-Δ采样法进行控制策略设计.为最大程度提升系统的动态性能,基于伪微分反馈控制环路模型对电流环带宽限制因素进行分析,提出了一种改进PDF电流控制策略.该策略考虑PDF算法结构特性及Sinc3滤波解调特点,通过设计抽取率不同的双反馈回路并结合即时采样即时更新策略,最大程度降低环路延迟对系统动态性能的影响.在相同的永磁同步电机模型参数下,仿真对比不同控制策略下电流环响应性能,并基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)伺服平台进行验证.仿真及实验结果表明:提出的改进PDF控制策略能在不改变开关频率前提下拓展电流环带宽3倍以上,且具有较好的抗谐波扰动能力,大幅提升交流伺服系统控制性能,满足高性能应用场合需求.

基于负载观测的抗扰动伪微分反馈策略电机控制

针对电机伪微分反馈(PDF)策略控制系统中的负载突变问题,为了进一步提高其抗负载突变能力,将负载观测器融合到电机PDF策略控制器系统中.采用能够直接测量的转角为已知观测量,设计出降阶负载转矩观测器,推导出观测器与PDF策略融合的控制律,得到抗负载扰动的电机PDF策略控制系统,从而获得更优良的抗负载扰动能力.结合实际应用对象,建立相应控制系统的Simulink仿真模型,通过仿真验证比较本文设计的抗负载扰动的电机PDF策略控制系统与普通的电机PDF策略控制系统的控制效果.其结果表明,采用本文方法设计的电机PDF策略控制系统具有更优良的抗负载扰动能力.