基于扩张状态观测器的管桩自动焊接机滑模控制

针对管桩自动焊接机中齿轮传动结构带来的齿隙非线性问题,文中提出一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制器设计方法。将非线性、时变齿隙模型等价为全局线性化模型,并证明建模误差上限有界。基于该模型,考虑到输入齿隙未知以及外界干扰未知的情况,文中分别设计了滑模控制器和基于扩张状态观测器的改进滑模控制器。前者能够渐进稳定的跟踪输入信号,抗干扰能力强,但存在较大抖振;后者利用扩张状态观测器观测出未知扰动并直接补偿给控制器,在保证跟踪误差在期望精度范围的同时减少了抖振,便于工程实现。仿真实验证明了相较于传统滑模控制器,基于扩张状态观测器的改进滑模控制器系统到达滑模面的速度更快、抖振更少。

输入具有齿隙非线性特性的周期系统的自适应控制

针对一类输入含齿隙非线性动态特性的周期时变系统,在周期不确定性可时变参数化的条件下设计自适应控制器.对周期时变参数进行傅里叶级数展开,并采用微分自适应律估计未知傅里叶系数和齿隙动态特性参数,通过鲁棒方法消除截断误差和齿隙模型的有界误差项对系统性能的影响.采用双曲函数替代符号函数确保控制器可微,同时能有效抑制颤振.引入△函数,避免参数估计发散,并保证系统输出渐近跟踪理想轨迹.理论分析与仿真结果表明,闭环系统所有信号有界.

多输入非线性数学模型的研究

以往使用的典型非线性数学模型为单变量模型，其存在着较大的局限性，如间隙非线性模型。本文提出了一种多输入的间隙非线性模型，它能较好地实现过去流行的单变量间隙模型无法进行的数字仿真。

单级齿轮副弯扭耦合非线性振动特性研究

以直齿轮副为研究对象,建立了包含时变啮合刚度、综合误差、齿侧间隙和输入转矩等因素的6自由度弯扭耦合非线性振动模型。结合分岔图和庞加莱映射图,研究了齿侧间隙、输入转矩以及二者耦合作用和主、从动轮轴承支撑刚度对系统振动特性的影响。研究表明,输入转矩一定时,随着齿侧间隙不断增大,系统通过分岔和激变从单周期响应过渡到混沌;齿侧间隙一定时,随着输入转矩不断增大,系统通过倒分岔和激变从混沌过渡到单周期响应;当输入转矩较大时,齿侧间隙对系统响应影响很小;支撑刚度较大系统响应稳定,并且从动轮轴承支撑刚度对系统振动特性影响较大。

在水轮机调节系统中控制量限幅和间隙特性的研究

实际的水轮机调节系统存在着控制量限幅和间隙特性,本文将这两个因素加予考虑进行研究。仿真结果表明,本文给出的自校正处理方式能得到较好的调节效果。

针对执行器非光滑反向间隙-饱和的柔性立管边界控制

研究了针对执行器非光滑反向间隙-饱和约束特性的深海柔性立管系统振动控制和全局稳定问题.为了实现控制效果和品质,引入辅助系统和函数设计边界控制策略,以抑制立管系统振动并消除混合的反向间隙-饱和输入非线性影响.采用严格的分析且无需求助于模型降阶,所研发的控制器确保闭环系统在Lyapunov意义下的一致有界稳定性.通过选取恰当的设计参数,仿真结果验证了所设计控制器的控制性能.能.

输入受限迟滞非线性系统的滑模控制

针对一类含有Backlash-like迟滞特性的非线性系统,设计了输入受限情况下的滑模控制器。首先分析了Backlash-like模型中的变量特性,引入RBF神经网络对迟滞模型中的类扰动项进行近似逼近,在类扰动项界未知情况下,削弱迟滞对系统的影响;然后通过定义一个稳定自适应的辅助补偿系统,采用输入饱和误差动态放大的方法来实现控制饱和的补偿;最后结合Lyapunov函数设计了滑模控制器。该方法考虑了控制输入受限,符合实际工程情况,有效减少了智能材料中迟滞非线性对系统造成的不良影响,提高了系统的控制精度和稳定性能。仿真结果表明该控制方法有效。