带有干扰观测器的欠驱动船舶路径跟踪非线性模型预测控制

针对欠驱动船舶提出了一种非线性路径跟踪控制器,使其能够在风、浪、流等环境干扰下驶入预定的航行路径.欠驱动船舶以恒定前进速度航行,并且其合速度与参考轨迹相切.该控制器的设计使用了解析模型预测控制和干扰观测器技术,其中非线性观测器用来估计环境干扰.在最优路径跟踪控制器的作用下,路径跟踪误差渐近收敛到零.数值仿真结果验证了该控制器的有效性.     

基于有限理性的交通网络可靠性均衡模型

为探索交通系统不确定性和出行者心理感知差异对出行路径选择行为的影响,将路网可靠性和有限理性融入出行者的路径选择决策中,提出双目标交通网络均衡模型.为应对模型多解问题,建立出行可靠性和有限理性下的贝叶斯随机用户均衡模型,运用贝叶斯统计和双层规划框架估计权重系数,采用变分不等式刻画交通均衡模型;分别设计迭代算法（iterative algorithm,IA）和相继平均算法（method of successive average,MSA）求解贝叶斯权重系数估计和变分不等式交通网络均衡模型.算例表明：随着观测变量和输入变量扰动变小,估计参数的均方根误差逐步减小;IA在运行15 s后均方根误差达到0.05,MSA在1 s内收敛精度达到10-6;变分不等式均衡模型可以同时反映出行者的风险态度和有限理性决策过程.     

Observer-based adaptive neural iterative learning control for a class of time-varying nonlinear systems

In this paper an adaptive iterative learning control scheme is presented for the output tracking of a class of nonlinear systems. An observer is designed to estimate the tracking errors. A mixed time domain and s-domain representation is constructed to derive an error model with relative degree one for our purpose. And time-varying radial basis function neural network is employed to deal with system uncertainty. A new signal is constructed by using a first-order filter, which removes the requirement of strict positive real (SPR) condition and identical initial condition of iterative learning control. Based on property of hyperbolic tangent function, the system tracing error is proved to converge to the origin as the iteration tends to infinity by constructing Lyapunov-like composite energy function, while keeping all the closed-loop signals bounded. Finally, a simulation example is presented to verify the effectiveness of the proposed approach.     

感应电机无速度传感器控制的降阶观测器设计

提出了一种简单的用于感应电机无速度传感器控制的自适应观测器设计方法．该方法以磁链误差作为校正反馈项,利用电流和电压模型组合成一个降阶观测器．在将电机模型和观测器进行线性化的基础上,利用劳斯一赫尔维茨稳定判据和极点配置方法得到了观测器增益,该增益能够保证获得一个全局渐近稳定并具有良好阻尼的感应电机控制系统．数字仿真试验结果进一步验证了所提出的自适应观测器的有效性．     

基于MRAS观测器的无速度传感器永磁同步电机模型预测控制

针对三相永磁同步电机驱动系统,提出了一种无速度传感器模型预测转矩控制方法.基于模型参考自适应技术设计了观测器,以精确估算转子速度;为了减小转矩和定子磁链波动、提高系统动态和静态响应特性,采用了模型预测控制策略.仿真结果表明所提方法可以使PMSM驱动系统达到满意的控制效果,从而证明论文控制策略的有效性和正确性.     

Composite Feedforward Compensation for Force Ripple in Permanent Magnet Linear Synchronous Motors

This paper presents a method for compensating the force ripple in permanent magnet linear synchronous motors(PMLSMs) by adopting a composite feedforward compensation scheme. Firstly, the vector control system of PMLSMs is described, and various force disturbances influencing the electromagnetic thrust are analyzed. As a result, the mathematical model of the whole system considering the force ripple is established.Then, a novel composite feedforward compensation scheme is proposed, which consists of a recursive least squares(RLS) parameter identification component and two feedforward compensation loops corresponding to the reference position trajectory and the force ripple, respectively. Finally, the effectiveness and advantages of the proposed composite feedforward compensation are demonstrated by simulation. The main incentive of this paper is the combination with the composite feedforward compensation loop corresponding to the reference position trajectory to improve the compensation effect of force ripple in PMLSMs.     

永磁直线同步电机递归神经网络补偿器仿真研究

针对永磁直线同步电机驱动系统没有机械阻尼、抗扰动性能差的缺点,为了抑制参数及负载变化对控制系统影响,采用扰动观测器进行补偿,该观测器能较好地补偿参数及负载在小范围内的变化,但不能有效地处理过大参数变化量.为了加大永磁直线同步电机驱动系统在参数变化和负载干扰时的控制性能,提出以递归神经网络作为补偿器来取代扰动观测器.仿真表明,当系统参数动态变化或受到负载变化的影响时,利用递归神经网络来在线动态地调整网络的参数,系统仍将具有很好的动静态性能.     

船舶航向非线性系统的动态面控制

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种航向控制器。由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单,所设计的控制器能够保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹。数字仿真结果表明,控制系统对给定航向的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性,具有较强的鲁棒性。     

基于模糊补偿的RBF神经网络机械手控制

针对机械手系统的高精度轨迹跟踪控制,提出了一种基于模糊补偿的RBF（radial basis function）神经网络机械手控制方法.该方法首先利用PD（proportional-integral）控制器获得机械手的控制策略,将其输出作为RBF神经网络的输入,并学习得到系统模型;然后运用模糊逻辑补偿器对系统扰动和建模误差进行补偿;最后,在MATLAB/Simulink平台上针对两关节机械臂,进行了有模糊补偿和无模糊补偿系统跟踪的均方根误差测量仿真实验.研究结果表明,两关节机械臂的控制精度分别提高了60.8%和71.4%,本文提出的方法能够解决机械手实际模型很难精确建立的问题,并能对系统未建模部分和扰动部分进行自适应补偿.      

基于自适应动态面的航向跟踪控制器设计

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应控制器。由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单。所设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整。以中远集装箱船COSCO Shanghai号为例进行仿真研究,结果证明所设计的控制器是有效的。     

船舶航向非线性系统的输出反馈鲁棒控制

考虑船舶航向控制系统模型中存在非线性，假设模型参数和外界干扰有界的情况下，首先利用Lyapunov稳定性模型，提出了一种状态反馈鲁棒控制新算法的自动舵设计，进而考虑到实际船舶上，在进行航向控制时，并不是所有船舶运动状态都是可测的，仅有航向是可测的，采用一种高增益状态观测器对状态进行重构，提出了输出反馈鲁棒控制自动舵设计，以大连海事大学远洋实习船“育龙轮”为例，进行了输出反馈鲁棒控制自动舵设计，并利用Matlab工具箱进行了仿真研究，结果证明该算法是十分有效的。     

Adaptive Sliding-Mode Tracking Control for an Uncertain Nonlinear SISO Servo System with a Disturbance Observer

An adaptive sliding mode controller with a disturbance observer (ASMC-DO) is proposed for the control of a single-input and single-output (SISO) servo system which has uncertain parameters, nonlinear friction, disturbance and input saturation. It is difficult to choose the suitable value of the parameters. The newly designed adaptive method is used to reduce the effects of system time-varying parameters, such as the moment of inertia and the damp coefficient. The robustness of object is improved. A DO is selected to approximate the compound disturbance and to render the estimate error convergent in finite time. The stability and the convergence of the closed-loop system are proved by using the Lyapunov theory. Experimental results show that the proposed ASMC-DO can better satisfy the influence of variable parameters and external disturbance to the control precision of the SISO servo system than other two controllers. The effectiveness of the proposed controller is showed. The control input stability and robust performances of the input saturation system are enhanced and the chattering is reduced.     

感应电机的Takagi-Sugeno型模糊状态观测器

针对感应电机在低速发电状态时传统自适应磁链观测器性能不稳定的问题,提出了基于Takagi-Sugeno模糊模型的状态观测方法.该方法利用电机的5阶非线性时变模型进行磁链观测和速度估计.根据Lyapunov稳定理论和线性矩阵不等式技术设计了模糊观测器.仿真结果表明,将该方法用于感应电机无速度传感器控制,速度估计误差小于1.78%,感应电机在全速度范围内各种工况下都能稳定工作.     

永磁直线同步电机扰动观测器仿真研究

永磁直线同步电机驱动系统没有机械阻尼、抗扰动性能差,为了抑制参数及负载变化对控制系统的影响,提高系统的跟踪精度,利用受控系统的反动态方程式来设计扰动观测器.将扰动观测器所产生的推力,前馈给比例-积分位置控制器增加系统的动态响应,采用了扰动观测器和比例-积分位置控制器构建了控制系统.通过仿真与没有扰动观测器的比例-积分位置控制相比较,结果表明,该控制方法抑制外部扰动效果好,有效地提高了系统控制性能的响应.     

桩基抗冻拔稳定分析及工程应对措施

多年冻土区和深季节冻土区的一些桩基公路桥,在冻胀尤其是极强冻胀作用下,发生不少变形损坏现象。所以研究冻胀力作用下的桩基的受力特性有着很重要的意义。首先分析冻土地区桩基在冻胀力作用下土冻胀特性,其次根据多年的工程实践,提出桩基冻胀防治措施,为今后季冻区的桥梁基础施工提供了有效地实践经验。     

基于UIO的摆式列车倾摆控制系统执行机构的故障检测

提出了一种利用未知输入观测吕（ＵＩＯ）对摆式列车倾摆控制系统执行机构进行故障检测的方法。该方法是干扰解耦原理的一个应用,通过一个全阶未知输入观测器使残差对未知输入不敏感,而对故障敏感,通过一个简单阈值逻辑来检测故障,通过计算机仿真证明了该方法的有效性。     

一种基于卡尔曼滤波器的单级倒立摆的LQR方法

倒立摆的控制因其系统动态模型是非最小相位系统而很难用经典控制算法得到较好的控制效果.提出利用最优控制LQR方法来完成控制.由于利用最优控制,系统状态必须全部已知.考虑到系统噪声和量测噪声,根据分离性原理,利用LQR方法设计控制律,利用卡尔曼状态估计来完成系统状态的重构.仿真结果显示该方法具有良好的控制效果.     

Fault diagnosis for singular stochastic systems

This paper studies the fault diagnosis of singular stochastic systems. The probability distribution of output is measured by probability density functions (PDFs), which are modeled by a square root B-spline expansion. An adaptive nonlinear observer is proposed to estimate the size of the fault occurring in systems. Furthermore, the linear matrix inequality (LMI) approach is applied to establish sufficient conditions for the existence of the observer. Finally, the simulation results are given to indicate the method for diagnosing the fault.     

A multiscale superpixel-level salient object detection model using local-global contrast cue

The goal of salient object detection is to estimate the regions which are most likely to attract human’s visual attention. As an important image preprocessing procedure to reduce the computational complexity, salient object detection is still a challenging problem in computer vision. In this paper, we proposed a salient object detection model by integrating local and global superpixel contrast at multiple scales. Three features are computed to estimate the saliency of superpixel. Two optimization measures are utilized to refine the resulting saliency map. Extensive experiments with the state-of-the-art saliency models on four public datasets demonstrate the effectiveness of the proposed model.     

一种改进型MRAS的SPMSM无位置速度矢量控制方法

本研究针对SPMSM控制提出一种改进型的模型参考自适应控制方法,在传统模型参考自适应方法上进行了前馈解耦滤波控制,并结合了SPMSM的id=0的矢量状态观测器控制方式,尤其适用于低速重载情况下运行。在传统模型参考自适应模型基础上,提出了一种带前馈滤波改进型的控制策略,在MATLAB/Simulink环境搭建了模型参考自适应的SPMSM系统无位置速度矢量状态观测器模型,仿真运行结果表明,采用改进型MRAS控制策略有良好的动静态性能,转速及位置估算效果良好,转矩脉动小,谐波含量低,且能有效解决SPMSM在低速启动下的重载启动及运行问题,尤其适合于低转速下的运行,能很好地满足家电企业对变频空调用SPMSM驱动控制技术的需求。