Impact dynamics analysis of free-floating space manipulator capturing satellite on orbit and robust adaptive compound control algorithm design for suppressing motion

The impact dynamics, impact effect, and post-impact unstable motion sup- pression of free-floating space manipulator capturing a satellite on orbit are analyzed. Firstly, the dynamics equation of free-floating space manipulator is derived using the sec- ond Lagrangian equation. Combining the momentum conservation principle, the impact dynamics and effect between the space manipulator end-effector and satellite of the cap- ture process are analyzed with the momentum impulse method. Focusing on the unstable motion of space manipulator due to the above impact effect, a robust adaptive compound control algorithm is designed to suppress the above unstable motion. There is no need to control the free-floating base position to save the jet fuel. Finally, the simulation is proposed to show the impact effect and verify the validity of the control algorithm.

高精度液压仿真转台鲁棒控制

针对液压仿真转台具有时变不确定性、复杂外干扰等特点和高精度控制性能要求,提出了一种鲁棒复合控制结构,该结构由鲁棒内回路补偿器、外回路反馈控制器和输入信号前馈补偿器三部分组成。其中,鲁棒内回路补偿器用来抑制外干扰和时变不确定性的影响,外回路反馈控制器的作用是保证闭环系统的整体性能,输入信号前馈补偿器实现对系统动态时滞的补偿,以保证对参考信号的精确跟踪。以某型液压仿真转台内环为例,首先根据所提出控制策略的基本思想,给出了控制系统的具体设计过程,然后,进行了阶跃响应、低速跟踪和正弦响应试验。试验结果表明,所提出的鲁棒控制策略是有效的和可行的。

三轴飞行仿真转台自适应复合控制方法

针对三轴飞行仿真转台高精确度伺服系统中存在的由于系统模型参数变化,以及外部扰动、摩擦引起的不确定性和非线性,提出基于模型参考自适应的复合控制方案。该方案具有连续自适应、离散自适应和复合控制方法的优势,通过自适应增益的调整及数字前馈控制的引入,能够消除内外部干扰产生的误差,保证系统在宽频带范围内的跟踪性能和控制精确度。实验结果表明,提出的控制方案能够有效地补偿转台系统外部扰动、摩擦引起的非线性和不确定性,拓宽了系统频带,将转台双三指标(频率特性幅值介于-0.264 6～0.257 6 dB之间,相位特性介于-3～3°之间)由4.5 Hz拓展到10 Hz以上,同时,该方案控制结构清晰、响应速度快、实时性好,控制器设计简单。

气液联合多通道同步加载比例复合控制系统

研究了多输入多输出气液联合同步加载系统的数学模型及其特点,通过分析气压加载的动态过程,指出气压加载子系统的纯滞后与大惯性是限制整个系统动态性能提高的关键环节,并提出了加快系统动态响应速度的方法。针对气压加载与液压加载特性显著不同的特点,提出一种比例复合控制方法。该方法通过基于H∞理论的鲁棒控制器、同步控制器及协调控制器的复合控制作用,分别控制各通道的电液或电气比例阀,实现6个液压加载通道与4个气压加载通道的同步协调加载。试验结果验证了该方法的有效性与实用性。

碟形飞行器复合控制分配策略的设计与分析

针对碟形飞行器变质量矩/推力矢量复合控制系统,设计了以输出误差为参考量的两类复合控制分配策略.仿真研究表明,两类控制分配策略均实现了不同控制方式的优势互补,能达到较好的控制性能.此外,对两类控制分配策略的性能进行了分析比较.

数控机床交流伺服系统的复合控制研究

针对常规P -P与P -PI控制存在的问题 ,提出了在数控机床交流伺服系统中 ,采用带速度和加速度作为前馈控制 ,模糊自校正PID控制作为位置反馈控制的复合控制器 ,实验证明可以显著提高控制系统的控制精度 ,大大降低跟踪误差 ,具有较强的鲁棒性。

CMAC与PID复合控制算法在中央空调系统中的应用

针对中央空调系统存在非线性、不确定性、滞后性、干扰性等问题,设计了一种小脑型神经网络(CMAC)和PID复合控制的算法,克服传统PID控制的缺点,并且通过MATLAB对此系统进行编程仿真实验.仿真结果表明,此方法具有更好的控制效果,提高系统的跟踪效果,增强系统的鲁棒性和抗干扰能力,从而证明了该方法在中央空调中应用的可行性和有效性.

基于复合控制的自行车机器人平衡控制

为了实现自行车机器人的平衡控制,提出一种复合控制的方法。将自行车看成多体系统,根据拉格朗日方程建立系统动力学模型。针对自行车机器人不稳定零动态的特点,采用复合控制,将系统的不稳定子系统作为内环,采用二次型性能指标最优控制器镇定。针对干扰以及模型不确定性,对输出作为反馈的外环设计鲁棒控制器,使得整个系统具有较强的鲁棒性。仿真结果表明,所提方法可以实现自行车的平衡控制,使系统具备了抑制干扰的能力,并保证了系统的鲁棒稳定性。

抑制电波力矩控制系统的多余力矩的新方法

针对电液力矩负载模拟器的多余力矩的抑制问题，分析了现有抑制方法的优缺点。在考虑力矩传感器刚度和加载侧惯量影响的情况下，建立了电液力矩加载系统的动态模型，指出多余力矩不仅与运动速度干扰有关，而且还与运动加速度干扰和加速度的变化率干扰有关。在此基础上给出了一种从职能分工角度抑制多余力矩更有效的控制方法──混合控制法。通过对所开发研制的一种电液力矩负载模拟器的试验表明，经辨识所得出的多余力矩的变化规律与理论结果完全一致，新方法补偿多余力矩的效果大为提高，且具有较强的适应性。

基于干扰观测器和最优LQR的电液压系统的复合控制研究

随着电液压系统在自动控制领域的广泛应用,复杂工艺环境对其性能的要求也越来越高,但是模型不确定性和负载力矩干扰的存在阻碍了系统性能的进一步提升。针对干扰观测器(Disturbance Observer,DOB)在提高控制系统鲁棒性方面的优势,以及复合控制器在改善伺服系统跟踪性能方面的能力,提出了一种双环控制结构,即内环DOB与外环复合控制器相结合的方式。同时,在构造外环复合控制器时,采用状态空间设计的方法,并借助于最优LQR理论。计算机仿真结果表明,相比传统控制方案,所提出的双环控制方案可实现电液压系统更精确的位置跟踪以及针对建模误差和负载力矩干扰的更强鲁棒性。此外,该研究控制方案的结构较为简单,易于工程实现。

鲁棒预测-PID复合控制在变风量空调中的应用

研究空调风量优化控制问题,控制应有快速性,精度要满足要求。但由于系统存在非线性或具有不确定项的对象,难以进行有效的控制。常规PID控制算法简单,鲁棒预测控制在处理不确定性控制问题时显示出控制的快速性难以保证。结合鲁棒预测控制和常规PID的优势设计了鲁棒预测—PID复合控制器,使不确定对象的响应快速稳定。设计在上升时间段采用PID控制,当响应趋向设定值时切换为鲁棒预测控制。给出两种控制方式的平稳过渡方法。采用鲁棒预测-PID复合控制器对变风量空调系统的风压进行控制,给出变频风机控制的正确建模,并与鲁棒预测控制、常规PID控制的仿真进行比较,验证所提出控制方法的有效性。

四旋翼飞行器全局鲁棒轨迹跟踪控制算法研究

针对四旋翼飞行器轨迹跟踪控制性能易受模型参数不确定性和未知外部干扰影响的问题,提出一种基于自适应反步法的全局鲁棒控制策略。该方法利用单一虚拟变量表达的线性化参数模型描述系统内部不确定性和外部干扰组成的集总干扰,并通过反步法设计的自适应算法在线估计虚拟变量,从而降低计算量,提高控制器的实时性。基于Lyapunov理论证明了该方法对集总干扰的鲁棒性及系统全部变量的全局一致最终有界性。最后,通过仿真算例验证了该控制策略的有效性和可行性,结果表明:该控制策略能有效克服集总干扰影响,实现四旋翼飞行器的精确轨迹跟踪。

8098单片机智能控制的BDCM交流伺服系统

介绍了一种以 80 98单片机为核心 ,由无刷直流电机、IGBT- PWM逆变器等构成的 80 98单片机智能控制的 BDCM交流伺服系统 .控制算法采用 FUZZY- PID控制规律实现系统的智能控制 .现场运行结果表明了该系统性能优越 :系统响应快、速度基本无超调、调速范围宽、定位精度高、力矩脉动小、抗扰能力好。

基于鲁棒PID-模糊复合控制的随动系统研究

某型导弹随动系统动力学模型的复杂性及客观环境中的干扰因素,使传统单一模式的控制难以达到预定的要求,有必要寻求鲁棒性强且大误差可控的控制策略.针对模型参数及外界干扰的不确定性,在对该型导弹随动系统的控制方式进行分析研究的基础上,设计一种基于模拟退火算法(SA)优化的模糊控制和鲁棒PID控制的复合控制方法,并用MATLAB软件进行数值仿真.仿真结果表明,复合控制系统的各项性能都比原系统有显著提高.

模糊复合控制在飞机除冰车加热系统中的应用研究

针对新型飞机除冰车加热系统的大惯性、纯滞后、非线性和模型不确定性等特点,提出了一种新的模糊复合控制方法。该方法将基于模糊规则切换的Fuzzy-PID双模控制与参数自整定模糊控制相结合,一方面利用基于模糊规则切换的Fuzzy-PID双模控制器增强系统的鲁棒性和抗干扰性,另一方面利用参数自整定模糊控制器加快系统的响应速度。理论分析和仿真结果表明,所设计的模糊复合控制方法能很好地适应飞机除冰车加热系统数学模型的大幅度变化,具有很大的实用价值。

大型厂房温湿度智能控制系统

本文针对大型厂房温湿度调节一类系统，基于智能控制思想，提出一种开关控制、模糊控制和智能ＰＩＤ控制交叉综合的智能控制方法，并在卷烟车间温湿度调节系统中实施。结果表明，该控制方法具有较好的控制精度和鲁棒性。

模糊复合控制律对飞机防滑刹车系统性能的改进

针对采用传统控制律的飞机防滑刹车系统鲁棒性差、机轮易在低速段出现严重打滑甚至脱胎现象等缺点,提出了一种新型控制律——模糊复合控制律;并在matlab6．5／simulink环境下,对采用这两种控制律的飞机防滑刹车系统分别进行了仿真研究;将两种情况下的结合系数和滑移率仿真曲线在同一坐标系下给出,结合曲线对两种情况下的刹车系统性能进行了比较分析,结果表明:采用模糊复合控制律的刹车系统鲁棒性增强,刹车效率提高,明显克服了因采用传统控制律而引起的诸多缺点。

直接力气动力导弹复合鲁棒控制系统设计

以大气层内防空导弹短周期小扰动运动为数学模型,应用复合控制双通道设计方案,解决通道耦合问题;为使模型扰动误差在可控范围内,内闭环采用线性二次最优控制;为提高系统鲁棒性能,外闭环采用乘型不确定型混合灵敏度鲁棒控制;结合寻的制导方式提出了直接力环节开机控制策略;最后仿真说明了该系统具有一定解耦能力和鲁棒性,能够有效减小动态误差、缩短跟踪时间。

一种MMC控制系统的复合校正策略

为了提高基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统中控制系统的快速性与鲁棒性,改善系统的动态性能,在传统双闭环直接电流控制的基础上,针对系统换流站级别的定功率闭环控制提出了通用的前馈加负反馈的复合校正策略。首先建立了双环控制的内外环数学模型,然后推导出了双环控制的传递函数,根据所推导的传递函数,设计前馈与负反馈校正环节。最后在PSCAD/EMTDC上搭建了两端仿真模型,对所提出的复合校正策略进行了验证。结果表明,所提策略可以有效地改善系统的动态性能,使系统可以快速平稳的从一个稳态过渡到另一个稳态。

基于T-S模糊的复合式高速直升机鲁棒控制器

针对复合式高速直升机在不同飞行模式过渡过程中气动特性和操纵方式变化显著,并存在参数不确定的特点,设计一种基于T-S模糊的鲁棒跟踪控制器。根据T-S模糊理论,将复合式高速直升机纵向非线性模型转化为T-S模型,在设计跟踪控制器时引入模糊前馈,采用Lyapunov方法证明系统跟踪误差渐近稳定,并运用线性矩阵不等式求解控制器参数。仿真结果表明:该控制器能确保复合式高速直升机准确跟踪空速参考指令,对系统的不确定具有强鲁棒性。