基于重复学习控制的高精度高速摆动扫描系统研究

采用重复控制,可以显著提高控制系统对周期性信号的跟踪精度,提高系统的鲁棒性.针对反射镜高速摆动扫描系统,设计了基于重复学习控制补偿的控制器,通过对扫描系统常规PD控制与重复学习补偿控制的仿真对比,对50Hz参考输入周期扫描信号,所设计的重复学习控制系统能够高精度地跟踪给定周期信号.     

基于dSPACE/CarSim的SBW硬件在环仿真平台开发

为了检验所开发SBW系统控制器的主动转向控制算法和路感模拟控制算法的可靠性,基于dSPACE实时仿真系统和CarSim整车模型,设计了线控转向硬件在环仿真试验台,给出了试验台架设计方案和关键器件的选型,并利用CATIA设计了台架的结构图。重点分析了实时仿真过程和系统控制方案。此试验台可以实现"人—车—路"闭环仿真,为SBW系统的开发和控制器的设计提供支持。     

双横臂悬架动力学建模及模糊滑模控制器设计

针对传统双横臂悬架建模时直接使用悬架参数,所引起的模型准确率低不能完整反应悬架动态特性的问题,对双横臂悬架进行了机构动力学建模,计算了悬架阻尼系数和弹簧刚度的等效系数.为进一步优化控制效果,设计了带模糊切换增益调节的滑模控制器,把理想的天棚阻尼系统作为参考模型,将实际被控系统与参考模型之间的误差动力学方程作为模糊滑模控制器的控制对象,为了降低滑模控制中的抖振,对切换增益K(t)进行模糊化处理,通过MATLAB/simulink仿真验证并与PID、被动悬架进行对比.研究结果表明:模糊滑模控制器能有效降低车身的加速度,提高车辆的平顺性.     

基于等效控制的全局滑模控制Buck变换器设计

为简化滑模控制器设计和提高变换器系统的鲁棒性,探讨了全局滑模控制的原理和设计方法,并用于设计Buck变换器的控制系统.分析了全局滑模控制Buck变换器的特点,给出了基于等效控制思想的全局滑模控制器设计步骤,并设计了全局滑模控制律.最后,通过仿真分析,探讨了全局滑模控制器应用于Buck变换器的可行性和有效性.仿真结果表明,设计的全局滑模控制Buck变换器较传统滑模控制Buck变换器的瞬态响应速度快,并具有全局鲁棒性.     

模糊PID控制策略在电动助力转向系统中的应用

助力转向控制策略是EPS系统的核心技术之一。为提高电动转向系统的动态响应速度和抗干扰能力,经分析采用模糊PID控制策略实现助力控制。模糊控制器以电流误差及误差变化率为输入,电机电压为输出,根据设定的模糊控制规则在线调整比例系数、微分系数和积分系数,以使系统性能达到预定要求。应用Matlab软件进行了计算机仿真,仿真结果表明基于模糊PID控制策略的EPS比传统PID控制具有更好的助力特性和抗干扰能力。     

汽车电动助力转向控制研究

阐述了EPS的结构和控制原理,并分析了转向助力控制、回正控制、阻尼控制3种控制方式和PID控制在系统上的实现过程.仿真分析表明:基于PD控制算法的控制器能使转向更加轻便,减小车辆高速行驶时的转向超调量或摆振.     

基于模型预测控制的智能汽车轨迹跟踪方法比较

针对智能汽车轨迹跟踪问题,基于模型预测控制原理分别采用运动学模型和动力学模型为预测模型,通过对非线性系统进行线性化和离散化处理,根据约束条件、目标函数设计了2种轨迹跟踪控制器。基于Carsim与Matlab/Simulink联合仿真平台,在不同附着系数、不同车速下进行典型轨迹跟踪仿真试验。结果表明:不同工况下,2种模型预测控制器都有良好动态跟踪特性,动力学模型的跟随效果和控制平滑度略优于运动学模型。     

基于遗传算法的PID智能控制器设计

根据实际应用的需要,设计出一种基于遗传算法的PID控制器．该控制器首先采用遗传算法优化PID控制器的参数,得到一组参数的最优值,在实际控制过程中利用遗传算法不断优化PID参数,从而提高PID控制器的控制性能和自适应能力．以确保系统的动态和稳态性能最优．根据设计结果采用Matlab对此进行仿真,仿真结果表明：与常规的PID控制器相比,这种基于遗传算法优化的PID控制器用于实际控制系统可达到良好的动、静态性能和自适应能力．     

基于滑膜变结构车辆稳定性控制的仿真研究

采用Magic Formula轮胎模型,运用MATLAB/Simulink软件建立了参考模型和二自由度非线性汽车模型;针对汽车ESP系统的非线性、时变的特点,基于滑模变结构控制理论,设计了以横摆角速度为控制变量的稳定性控制器;在湿滑路面上进行了转向行驶以及移线行驶工况控制效果的仿真分析.研究表明:所设计的控制器能够很好地控制车辆的横摆角速度和质心侧偏角,提高了车辆的稳定性.     

基于逆系统方法的非线性二自由度内模控制

针对一类非线性连续系统,提出一种基于逆系统方法的二自由度内模控制设计方法.首先根据原系统设计阶积分逆系统,然后针对复合后的伪线性系统设计基于逆系统方法的2-DOF内模控制器.由于采用了二自由度控制器,使系统设定值响应同干扰响应分离,得以分别设计控制器.理论分析和仿真结果证明了文中提出的方法控制性能好,精度高,且控制器设计简单,使系统同时具有良好的跟踪性和鲁棒性.     

Research on Network Delays of Networked Control Systems

In networked control systems (NCS), the main problem is time delays induced by communication network, which can deteriorate the performance of the systems, even cause the systems instability. If we know the exact network delays, we can compensate for their effect by modifying the parameters of the controller. Hence how to get the knowledge of these delays in the network is critical. This paper analyzed the different characteristics of network delays from sensor to controller and from controller to actuator and presented the methods of online evaluaticm of these delavs. The experiment shows these methods are valid.     

һ���ʱ�ʹ�ϵͳ��ָ�������ʹ���

基于一类变时滞大系统全局指数稳定性的研究结果，提出了一种大系统指数收敛率的估计方法．利用此方法对该系统的指数收敛率进行了估计，得到了系统指数收敛率的估计式．该方法以大系统的系数矩阵以及与大系统关联的李雅普诺夫矩阵方程的解构造判定矩阵。利用M一矩阵理论，来确定系统的指数收敛率，计算简便，且与时间滞后量无关，便于在实践中应用．     

网络控制系统的时延估计和自适应预测控制

提出了基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）的网络时延预估网络控制系统（NCS）的自适应预测控制方法．先将网络时延转化为非线性时间序列，再用径向基函数（RBF）作为LS-SVM的核函数，建立NCS的时延预测模型．用通过该模型预测的时延设计自适应控预测制器，补偿和控制NCS的时延．仿真结果表明，该时延预测方法对NCS的随机时变时延有较高的预测精度，根据预测的时延设计的控制器能使系统的输出很好地跟踪期望的输出．     

自校正极点配置解耦控制器

本文提出的多变量自校正控制器，完成了对控制系统的闭环及极点配置和动态解耦，且能使系统对阶跃给定值实现稳态无差跟踪。本算法适用于最小相位系统、非最小相位系统以及各道时延不等的系统。数字仿睦证实了本算法的良好性能。     

Hierarchy-Based Adaptive Generalized Predictive Control for Aerial Grasping of a Quadrotor Manipulator

In this paper, an adaptive generalized predictive control(GPC) based on hierarchical control strategy is designed for a quadrotor with a robotic arm. For this nonlinear and coupled system, a two-layer control structure is adopted to achieve more precise trajectory tracking and keep the tracking performance after aerial grasping.The inner-layer controller is a proportional-derivative(PD) controller. The outer-layer subsystem is linearized by input-output linearization first and an adaptive generalized predictive controller is applied. The effectiveness of this approach is verified through the simulation using MATLAB/Simulink. A PD controller with feedforward control input is applied on such a system for a comparative study. Simulation results show that a better tracking performance can be achieved by the proposed strategy.     

具有时延的编队控制系统稳定性分析方法

为了系统地讨论存在时延的编队控制系统的稳定性问题,给出了编队稳定性的2种形式化定义;结合个体动力学模型,概括了利用线性反馈控制和非线性反馈控制的含时延的编队策略以及相应的系统模型;针对各种编队控制策略、具体的任务要求和不同的时延情况,对主要的稳定性分析方法进行了综述,包括特征根分析方法、Lyapunov稳定性理论方法和Hamilton耗散理论方法等,并介绍了用各种稳定性分析方法得到的结论;最后,总结了各种编队稳定性分析方法的优缺点以及未来研究的趋势.     

可变磁路式永磁悬浮平台的起浮控制方法

磁悬浮技术应用于超洁净传送，可有效减少粉尘污染. 可变磁路式永磁悬浮平台具有低功耗、抗吸附的特性，可避免电磁悬浮传送平台温升大和混合磁悬浮平台安全性差的弊端. 为解决永磁悬浮平台起浮过程易发散的问题，提出并验证分散控制、集中控制和积分分离法3种起浮控制方法. 首先，分析可变磁路式永磁悬浮平台的磁力控制原理，建立系统动力学模型，并采用分散控制实现悬浮平台起浮；然后，针对起浮后平台倾斜的问题，提出了三自由度集中控制方法，其中平台的垂向控制为PD （proportional differential），侧倾与俯仰方向为PID（proportional integral differential ）；最后，应用积分分离法进行分段控制，以实现垂向的精确定位. 研究结果表明:集中控制方法实现了平台倾斜角的自纠偏，可有效解决分散控制下各磁极磁力特性差异引起的平台倾斜问题，调节时间为0.5 s；垂向采用积分分离方法后，平台垂向的稳态误差由0.23 mm可减小为0，调节时间为3.0 s.      

基于新型Smith预估器的网络控制系统

提出了一种针对网络时延和被控对象时延的新型Smith预估器,以便有效地抑制网络时延对网络控制系统性能的影响.该预估器不包含网络时延预估模型,无需对网络时延进行在线测量、估计或辨识,适用于网络时延为随机、时变和不确定的网络控制系统.仿真结果表明,在网络时延大于1个乃至数十个采样周期的情况下,基于该新型Smith预估器的网络控制系统具有较强的鲁棒性,且具有良好的动态性和抗干扰能力.     

基于自适应非奇异终端滑模的悬浮控制策略

针对采用传统线性滑模控制的电磁悬浮系统存在响应速度慢以及抗干扰能力差的问题，提出了一种基于自适应非奇异终端滑模的悬浮控制方法，该方法将自适应控制引入到终端滑模控制，结合滑模控制对扰动不敏感的优点，利用自适应控制对滑模趋近律系数进行在线自适应调节，改善悬浮系统的动态性能. 首先，建立了电磁悬浮系统数学模型；然后，利用李雅普诺夫稳定理论证明了所设计控制器的稳定性；最后，进行了仿真和实验验证. 实验结果表明:自适应非奇异终端滑模对信号跟踪具有更快的响应速度和更小的稳态误差，对峰峰值为2 N的正弦或锯齿干扰力气隙波动可限定在0.2 mm以内，进行0.1 kg加减载实验时气隙波动为0.6 mm，各项性能均优于终端滑模和线性滑模.      

Formation control of underwater mobile sensing networks

Formation control is essential for an underwater mobile sensing network (UMSN), and an ad hoc network which wirelessly connects underwater vehicles of sensing and/or observing types via acoustic communications, to fulfill mobile sensing tasks. The problem of formation control for a UMSN with varying topology is studied in this paper. The methodology of synthesizing distributed formation controller which stabilizes a UMSN with varying topology is proposed on the basis of the stability analysis of linear time-varying systems.