侵入和不变流型的坦克炮控伺服系统研究

针对坦克炮控系统未知齿隙及摩擦,设计了基于性能的新型控制器.提出了基于侵入和不变流型(I&I)的未知参数估计率的构造方法,使调节函数的选取及I&I估计率的设计变得直接简便.由于未知齿隙及摩擦被充分的描述成有界扰动与非线性动态项的组合,从而避免了将其简单的考虑成“总扰动”所造成的被控系统性能的损失.该控制器可有效抑制负载扰动及参数变化所带来的影响.同时通过快速准确的估计系统参数实现了对指令信号快速精确的跟踪.     

等效扰动的炮控系统非线性自适应补偿控制方法

坦克炮控系统内部存在摩擦、齿隙和参数漂移等多种非线性,严重影响了系统性能的发挥。基于“等效扰动”的思想,将系统的各种非线性环节等效为外部扰动,从而将复杂的非线性系统转化为带可测扰动的线性系统。在此基础上设计了基于扩张状态观测器的自适应模型跟随控制器,实现了炮控系统多种非线性的补偿控制,实验表明,这种控制方法能够有效地抑制非线性扰动的影响,改善系统性能,且易于工程实现。     

坦克炮控伺服系统未知摩擦的自适应补偿控制

摩擦的存在导致坦克炮控系统出现低速爬行等现象,使系统性能变差。针对该系统,提出未知摩擦的自适应补偿控制。更具一般性的未知摩擦及系统的参数不确定性使得对摩擦的自适应补偿变的非常困难。在控制器设计中,通过精确估计摩擦及系统中的未知参数、观测摩擦内动态对其进行补偿,从而避免了由于简单地把摩擦看成外界扰动进行补偿所造成的系统性能的损失。同时全面考虑了系统的不确定性和外界扰动,使得控制器有较强的抗干扰性。     

基于ESO的随动负载模拟器控制策略

由于随动负载模拟器中存在着位置扰动、摩擦以及间隙等非线性影响因素,常见的线性控制方法难以得到较好的控制效果,故提出了基于扩展状态观测器的CMAC前馈分数阶滑模控制策略。利用系统可测量参数,借助于扩展状态观测器观测出非线性扰动;借用双幂次趋近律分数阶滑模控制器,消除参数不确定性带来的干扰,同时又能够降低滑模“抖动”的影响;并采用非线性量化的小脑模型关节控制器作为前馈控制,提高输出的快速性。通过仿真实验验证了该方法的可行性,有助于提高随动负载模拟器的响应速度和稳定性。     

电驱动履带车辆带约束广义预测速度控制

电传动履带车辆存在的参数非线性时变性强、惯量大,路面阻力容易受强扰动等特点,采用传统的PI控制容易产生较大的超调,降低暂态控制性能,传统的滑模控制算法难以克服常值扰动,消除稳态误差,易引起输出量剧烈抖振。针对上述问题,设计了广义预测速度控制器,结合电机饱和特性,对控制量进行了约束。仿真实验表明,所设计的控制算法能够克服系统参数非线性时变、路面扰动因素的影响,且跟踪准、响应快、超调小。     

反作用轮低速特性观测补偿方法

反作用轮在现代高精度卫星姿态控制中占据着重要的地位。但由于反作用轮工作于低速状态,其转速过零时摩擦力矩的非线性特征将会对姿态控制精度产生较大的影响,并影响卫星运行寿命。基于Dahl摩擦模型建立了直流电机驱动的反作用轮系统数学模型,在此基础上设计了用于改善反作用轮低速性能的补偿观测器,并将其应用于三正交结构姿态控制系统。数字仿真说明此方法可以有效地抑制反作用轮低速摩擦产生的扰动,从而大幅度改善卫星姿态控制精度及其姿态稳定性。最后探讨了该观测器方法同变结构控制方法的综合应用前景。     

基于DOB和二自由度控制器的某火炮稳定控制系统设计

火炮稳定控制系统性能会受到如路况、火炮射击时产生的冲击力矩等外部扰动以及摩擦力矩变化、测量噪声、转动惯量变化等内部参数摄动的影响。针对此问题,引入一种DOB观测器和二自由度控制算法,来减少摩擦对系统性能的影响,提高系统对载体扰动的隔离能力。仿真和实验结果表明,所提出的算法可以有效提高系统的稳定精度和速度伺服性能。     

基于SRWNN-FTSM的舰载火箭炮火控系统研究

针对舰载火箭炮大功率交流伺服系统存在的非线性特性以及不确定扰动,提出了一种自回归小波神经网络快速终端滑模控制器(SRWNN-FTSM)。基于快速终端滑模强鲁棒性特点,用自回归小波神经网络对模型动态自适应逼近,可有效提高响应速度,鲁棒性。利用SRWNN-FTSM控制器,有效克服了负载扰动、参数变化等不确定因素的影响。根据Lyapunov理论证明了闭环系统稳定性。仿真实验表明:所提方案可以有效提高系统的响应速度以及发射的命中精度。     

无摩擦的空气轴承技术对超精密加工机床进给驱动系统的控制需求的影响

加工过程中随着对精密度和加工环境的要求的不断提高,越来越需要在机床的结构和控制器原理这两者之间进行特殊的组合。近年来,为了补偿进给驱动系统的直线导轨的摩擦造成的影响,人们发明了大量的控制决策,例如[1]—[3]。他们虽然提供了各式各样的功能强大的非线性的机构,但通常又使用相当复杂的计算机算法来耗费系统资源。借助于先进的空气静压轴承技术(FVM—空气—轴承)摩擦可以被彻底消除,因而直线导轨也就不存在爬行现象,而阻尼比和垂直于进给方向的刚度却非常大,这种结构对所使用的控制决策提出了特殊的要求,本文就针对这些要求对各种方法进行了研究。     

惯性稳定平台高精度控制方法

惯性稳定控制技术广泛应用在无人机云台稳像、导弹制导、卫星成像等领域,其精度直接影响到系统成像、跟踪的性能.然而当前基于永磁同步电机驱动的惯性稳定平台仍然缺乏一套可靠的高效控制方法,传统基于经典控制理论的线性控制器无法满足实际工程需求.为此,提出一种新型的滑模控制方案,实验结果证明了其有效性.在此基础上,为了减小滑模控制器的抖振并抑制系统的各种外扰,设计了Luenberger状态观测器以观测系统的实时扰动,并将其补偿进滑模控制器中.实验结果证明,采用所提出的控制方案,在速度跟踪实验中相比于传统的PI+DOB控制策略有很大提升.所设计的新型控制方案能使系统性能完全满足工程需求.