永磁直线同步电机伺服系统自抗扰反步控制器

为了提高永磁直线同步电机伺服系统的鲁棒性,提出基于自抗扰思想的反步控制器。将永磁直线同步电机伺服系统中的未建模动态和外界扰动定义为总和扰动,并扩充为系统新的状态变量。设计了线性扩张状态观测器估计不可直接测量的直线电机动子速度以及总和扰动,证明并分析了设计的线性扩张状态观测器的收敛性和估计误差。利用线性扩张状态观测器的输出,基于动态补偿线性化思想设计了反步控制器。证明了考虑线性扩张状态观测器估计误差的闭环反馈控制系统的稳定性。在Googol公司的实验平台上,验证了设计的自抗扰反步控制器的可行性。     

遥控武器站的自抗扰控制

遥控武器站系统是一个具有强后坐力、变摩擦力和变转动惯量的非线性系统,采用自抗扰控制技术对该系统进行稳定控制.系统利用自抗扰控制器的扩张状态观测器,对系统未建模特性和不确定性外扰进行动态估计和反馈补偿,提高了系统的抗干扰能力.实物系统稳定控制实验结果表明,所设计的自抗扰控制器具有良好的动态品质和较强的抗干扰性能,系统实现...     

炮控伺服系统自抗扰控制器优化设计

针对自抗扰控制器参数难于整定的问题,给出了一种基于自适应变异粒子群优化算法的炮控伺服系统自抗扰控制器优化设计方法.该算法结构简单,具有良好的全局收敛性,充分发挥了自抗扰控制器的控制性能.通过对某炮控伺服系统的仿真研究,表明了该设计方法的有效性.     

永磁同步电机有限时间抗扰控制方法研究

针对永磁同步电机在实际应用中变负载、磁饱和内外干扰等因素影响下的稳定控制问题,提出了基于super-twisting算法的扩张状态观测器（super-twisting extended state observer,STESO）对总扰动进行准确估计和补偿。通过分析永磁同步电机的动力学模型,构建永磁同步电机的扩张状态模型,并以此为基础设计STESO,在有限时间内实现对永磁同步电机总扰动的准确观测。利用Lyapunov方法分析了STESO的稳定性,并推导了误差收敛时间的表达式。仿真实验结果表明,所提方法在位置和转速控制上响应速度快、扰动影响恢复时间短,相比于PID控制、自抗扰控制和基于改进模型预测的自抗扰前馈控制等方法具有更好的快速性和更强的抗扰性,蒙特卡洛实验结果同样显示所提方法针对参数不确定性具有较强的鲁棒性。     

变质心再入飞行器自抗扰控制器设计(英文)

再入飞行器采用变质心控制不但可以保持较好的气动外形,还町以增大机动能力,但变质心控制较强的非线性和耦合性大大增加了控制系统设计难度,使控制器设计和实施的代价较高。针对这一问题,基于自抗扰控制技术,设计了变质心再入飞行器双通道解耦控制器。通过构造连续光滑扩张状态观测器,不加区分飞行器的各类干扰与耦合,对其统一进行估计:利用非线性状态反馈控制律,并自适应调节控制参数对其进行补偿,实现对飞行器姿态的解耦控制。仿真结果表明:该方法大大降低了对系统模型精度的要求与控制器设计实施代价,对变质心再入飞行器非线性、耦合性以及参数摄动具有较强的鲁棒性。     

基于自抗扰的冲压发动机导弹大过载机动控制

采用自抗扰控制方法设计了过载和马赫数控制律.根据导弹纵向运动方程,采用精确线性化方法建立了导弹过载控制和马赫数控制模型,将模型不确定性和外界扰动视为总干扰,并建立扩张状态观测器对其进行精确估计,然后设计了基于状态误差和干扰补偿的过载和马赫数非线性反馈控制律.仿真结果表明所设计的控制器能够快速稳定跟踪大过载机动控制指令,...     

基于非线性自抗扰的四旋翼姿态控制

针对四旋翼无人机姿态跟踪的精度问题,提出了一种不依赖于四旋翼无人机姿态模型的非线性自抗扰控制方法。首先,建立了通道耦合的四旋翼姿态动力学模型;其次,利用跟踪微分器安排指令过渡过程,实现超调量与快速性的协调设计;然后,利用非线性扩张状态观测器实时估计不确定性扰动并对四旋翼姿态进行补偿;最后,综合前述模块,通过非线性状态误差反馈实现跟踪误差的抑制,提高补偿效率。讨论调参规律后,在MATLAB/Simulink环境中进行仿真验证,跟踪精度的误差约为10^-2数量级,并与PID控制进行比较;后在平台上进行实验测试。仿真与实验结果均表明,本文所设计的控制器可以实现高精度姿态跟踪的快速响应,有效地提高了控制系统的抗干扰能力和鲁棒性,具有实际工程应用价值。     

超低空重装空投纵向自抗扰控制

针对超低空重装空投过程中,货物的持续移动及瞬间出舱对载机产生的干扰力矩严重影响空投任务的完成性甚至危及飞行安全的问题,提出了一种基于自抗扰理论的超低空空投运输机纵向控制律设计方法。将气动参数摄动、未建模动态等不确定因素都归结为"未知扰动",利用扩张状态观测器对扰动进行实时估计和补偿,实现了飞机内环速度和俯仰角的解耦控制,保证了系统鲁棒性,结合外环PID高度保持控制器完成整个飞行控制系统的设计。数值仿真结果表明,该系统具有良好的响应特性,且对系统不确定性具有较强的鲁棒性。     

坦克稳定器的自抗扰控制算法

为解决坦克稳定器中存在的传动间隙、干摩擦等强非线性问题,提高系统的鲁棒性,基于自抗扰控制器(ADRC)原理,提出了适用于坦克稳定器的自抗扰控制器,并进行了计算机仿真和试验验证。证明了自抗扰控制算法在坦克稳定器设计中的可行性。     

伞翼无人机线性自抗扰高度控制

针对伞翼无人机参数不确定性和复杂环境干扰敏感的问题,提出一种伞翼无人机线性自抗扰(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)高度控制方法。建立伞翼无人机8自由度飞行动力学模型,并引入风场和降雨模型以更加准确地模拟真实飞行环境。基于LADRC确定总体控制架构,设计线性扩张状态观测器对所有扰动进行估计,并引入误差反馈率在控制中实时补偿。使用该控制方法在多种扰动工况下进行伞翼无人机高度控制仿真实验。仿真结果表明,基于LADRC的高度控制方法能够有效克服内扰和外扰的影响,实现高精度高度控制;与传统PID控制效果相比,LADRC控制器具有更好的抗扰能力和鲁棒性。     

自抗扰控制在陆战平台电子信息中的建模与应用

火力控制系统是在陆战平台上重要的电子信息功能系统.自抗扰控制技术将非线性滤波与非线性控制技术融于一体,通过其中的扩张状态观测器对未知系统扰动进行估计,实现系统的自抗扰特性,并具有鲁棒性.提出了自抗扰控制技术在坦克炮控系统中的应用方案,可以实现提高火炮稳定精度、精密跟踪和高精度调炮等多项功能.     

基于自抗扰控制的微型导弹导引控制一体化设计

针对微型导弹动力学参数具有不确定性以及在攻击目标的过程中系统存在未知扰动问题,应用自抗扰控制技术,在对导弹俯仰和偏航两个通道进行一体化建模的基础上,设计了一种能够对微型导弹系统的不确定参数和干扰进行实时估计并补偿的控制器。微型导弹在自抗扰控制器的作用下高效地完成了对机动目标的攻击。仿真结果表明,此控制器能够达到很好的控制效果且能有效地提高导弹的制导精度。     

基于非线性扩张状态观测器的直线电机PD控制

为了解决直线电机伺服系统跟踪速度与峰化现象之间的矛盾,设计一种基于非线性扩张状态观测器的比例微分(Proportion Differentiation,PD)控制器。将直线电机伺服系统中的未建模动态和外界干扰定义为总和扰动并扩充为系统新的状态变量,利用非线性扩张状态观测器(Non Linear Extended State Observer,NLESO)估计不可测量的直线电机动子速度以及总和扰动。利用NLESO和跟踪微分器TD的输出,基于动态补偿线性化思想设计了引入补偿量的PD控制器,并给出了闭环控制系统稳定性证明。在Googol公司的实验平台上,通过与两种基于LESO的PD控制器对比,验证了所设计的基于NLESO的PD控制器的可行性。实验结果表明,基于NLESO的PD控制器可使直线电机伺服系统具有跟踪速度快、跟踪精度高、峰化现象小、鲁棒性强的优点。     

矩阵变换器自抗扰控制策略研究

矩阵变换器的输出电压易受各种因素的影响,为了改善输出性能,将自抗扰控制技术应用于矩阵变换器的闭环控制中。分析了自抗扰控制器的特性,提出了一种双闭环自抗扰控制策略,即电流内环与电压外环均采用一阶简化的自抗扰控制算法。仿真结果表明:该方法不仅可以有效地抑制多种扰动的影响,而且比PI控制具有更优的动静态性能,可满足高性能矩阵变换器系统的控制要求。     

基于改进型自抗扰的四旋翼飞行器姿态控制

针对欠驱动四旋翼飞行器在建模不确定性和未知外界干扰下的姿态控制问题,提出了一种改进型自抗扰控制方法.该方法是将通过插值拟合所得到的新型非线性函数作用于扩张状态观测器和非线性误差反馈率中,从而得到改进型自抗扰控制器.仿真验证了基于改进型自抗扰的四旋翼飞行器控制系统具有较好的快速性和较强的抗干扰性、鲁棒性.     

交流感应电动机精确解耦的自抗扰控制

为了实现交流感应电动机高性能调速,快速跟踪变化的负载转矩,对静止两相αβ坐标系中的电动机数学模型精确反馈线性化,实现转速和转子磁链系统的完全解耦。针对解耦的转速和磁链子系统的设计2个结构完全相同的自抗扰控制器,实现对转速和磁链的完全独立控制。实验研究表明:电动机转速和磁链分别大约在0.7 s和0.3 s时达到参考值;负载转矩的变化将引起转速7 rad·s~(-1)范围内的变化,但磁链仍保持给定值;当转速稳定时,电磁转矩在1 s时间内能快速跟踪变化的负载转矩,其超调量不超过20 N·m;控制系统能适应转子电阻±10%和定子电阻+10%范围的变化。     

基于改进ESO的交流伺服系统FOPID定位控制

针对高炮炮控交流伺服系统高精度定位控制存在的外界干扰及诸多非线性因素,提出了基于连续光滑函数fan()的改进扩张状态观测器(ESO),并将其应用于分数阶PID控制器,即CS-ESO-FOPID。该控制器将所有外界干扰因素作为"总干扰"获取干扰实时量,并通过改进扩张状态观测器实现非线性因素的实时动态补偿。数字仿真证明,CS-ESO观测优于传统ESO观测,CS-ESO-FOPID的动态控制精度及对外部扰动的鲁棒性均优于FOPID控制,避免了基于传统ESO的分数阶PID易出现的高频颤振现象,从而验证了该控制策略的可行性和有效性。