检索结果-内蒙古大学图书馆

黑龙江科技大学学报 2023年第1期33卷 80-86页

作者：郭殿林倪丹阳黑龙江科技大学电气与控制工程学院哈尔滨150022

针对煤矿刮板输送机永磁直驱系统的电机转速超调和负载突变导致转矩波动较大等问题,通过分析刮板输送机力学特性,建立了机电耦合模型,在同步旋转坐标系下将一种非线性光滑函数应用于电流自抗扰控制器中,仿真分析不同载荷工况对电机的转... 详细信息

针对煤矿刮板输送机永磁直驱系统的电机转速超调和负载突变导致转矩波动较大等问题,通过分析刮板输送机力学特性,建立了机电耦合模型,在同步旋转坐标系下将一种非线性光滑函数应用于电流自抗扰控制器中,仿真分析不同载荷工况对电机的转速和转矩的影响。结果表明,该机电耦合模型相较于传统的模型更加接近实际工况,相比于传统PI控制,改进型自抗扰控制策略在电机空载时启动转矩降低25%,满载运行时突加负载转速波动率为12.5%,仅为PI控制下电机转速波动率的50%,大幅降低转矩波动和电机转速超调。

关键词：刮板输送机永磁同步电机改进型自抗扰控制器 PI控制

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基于改进自抗扰的磁浮列车速度跟踪控制算法研究

基于改进自抗扰的磁浮列车速度跟踪控制算法研究

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作者：王盼盼江西理工大学

学位级别：硕士

磁浮列车作为一种新型轨道交通的模式,是实现我国交通强国战略的重要支撑。随着控制理论和人工智能技术的快速发展,磁浮列车的运行变得更加智能化,其中,磁浮列车的速度跟踪系统是实现列车自动运行的重要基础。但是,列车运行过程的大时... 详细信息

磁浮列车作为一种新型轨道交通的模式,是实现我国交通强国战略的重要支撑。随着控制理论和人工智能技术的快速发展,磁浮列车的运行变得更加智能化,其中,磁浮列车的速度跟踪系统是实现列车自动运行的重要基础。但是,列车运行过程的大时滞、非线性、多约束等特点制约着列车的自动运行。针对上述背景,本文针对列车运行过程的大时滞特点,对磁浮列车速度跟踪控制算法展开了研究,论文主要工作总结如下。(1)对磁浮列车的运行过程进行受力分析,并构建了磁浮列车的动力学模型。针对磁浮列车运行过程中大时滞特性引起的系统输出振荡问题,将系统中时滞环节近似为2阶惯性环节,结合自抗扰控制理论,提出了3阶线性自抗扰控制器(Linear Active Disturbance Rejection Controller,LADRC),并对控制器进行了模块化设计,最后基于控制器结构,系统论述了控制器的控制原理。(2)在线性自抗扰控制器的基础上,提出一种改进型自抗扰控制器(Time-DelayADRC,TD-ADRC)。首先,构建了TD-ADRC的控制结构;其次,系统分析了列车速度跟踪系统的传递函数,并在低频域对部分传递函数进行了等效;第三,基于等效后的传递函数,提出一阶惯性环节加时滞环节(First order plus time delay,FOPTD)模型;第四,基于FOPTD模型,给出了控制器的调参策略;第五,将列车速度跟踪系统由单自由度控制结构转化为2自由度控制结构,并基于2自由度控制结构,分析了系统的稳定性,进而求解了控制器的参数域。(3)在Simulink仿真环境下,搭建了磁浮列车速度跟踪控制系统,先后验证了LADRC和TD-ADRC控制器跟踪目标速度曲线的能力,并分析了基于TD-ADRC的磁浮列车速度跟踪系统的抗干扰能力。仿真结果表明,(1)相比于比例-积分-微分(Proportion-Integration-Differentiation,PID)控制器,基于LADRC控制器的磁浮列车速度跟踪系统降低了跟踪稳态误差,但是系统输出仍具有一定振荡,由此说明,LADRC控制器提高了列车的跟踪精度,但是在降低时滞环节影响方面的能力还有待提高。(2)TD-ADRC控制器能够使磁浮列车在不同路段平稳而又精准跟踪目标速度曲线,有效降低了时滞特性对系统的影响,这对磁浮列车的自动运行有着重要意义。

关键词：磁浮列车时滞速度跟踪控制改进型自抗扰控制器自动驾驶

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基于改进型ESO的永磁同步电机自抗扰滑模位置伺服控制研究

基于改进型ESO的永磁同步电机自抗扰滑模位置伺服控制研究

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作者：高文强兰州理工大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有结构简单、体积小、能量密度高、损耗低、维护简单等特点,在市场中占有了极大比例。在现代高性能伺服控制系统中,为实现高精度的控制效果,将永磁同步电机作为了控制对象。先进伺服电机控制技术和高精密高性能数字信号... 详细信息

永磁同步电机具有结构简单、体积小、能量密度高、损耗低、维护简单等特点,在市场中占有了极大比例。在现代高性能伺服控制系统中,为实现高精度的控制效果,将永磁同步电机作为了控制对象。先进伺服电机控制技术和高精密高性能数字信号处理器的应用,在永磁同步电机伺服控制系统占有重要意义。自抗扰控制和滑模控制在永磁同步电机伺服控制系统中取得了良好的控制效果。自抗扰控制在经典PID控制的基础上,有效地解决了系统的非线性和不确定性问题,具有不依赖于被控对象的具体数学模型的优点。而滑模控制中的滑动模态具有不变性,有良好的鲁棒性,这在工程应用中有非常好的实用性。因此将改进型自抗扰控制与滑模控制相结合,融合各自的优点,提高闭环系统的性能,以提高永磁同步电机伺服系统的控制性能。首先,由永磁同步电机的物理结构出发,为了降低永磁同步电机在进行模型分析时的难度,对其进行一定的假设与简化。分析了永磁同步电机在自然坐标系、静止坐标系和旋转坐标系下的三种模型,以及坐标变换的原理。通过对永磁同步电机控制原理的分析,将矢量控制作为永磁同步电机的控制策略。最后分析了空间矢量脉宽调制的原理以及具体实现方法。其次,从对传统PID控制器的分析,引出了自抗扰控制,分别详细分析了各部分的组成和作用。针对自抗扰控制器中的非线性函数存在分段点处不可导的问题,使用反双曲正弦函数构造新型非线性函数,取代原有的非线性函数,使其在原点和分界点附近连续可导,具有更好的连续性和平滑性,并以此设计了改进型ESO,并证明了其收敛性。然后,将改进型自抗扰控制和滑模控制相结合,设计了基于改进型自抗扰滑模控制器的永磁同步电机伺服控制系统,将位置/速度环整合,与电流环组成双环控制器,形成一个整体控制系统来实现对永磁同步电机伺服系统的有效控制。通过在Matlab/Simulink环境下,搭建改进型自抗扰滑模控制器的永磁同步电机控制系统仿真模型,从永磁同步电机伺服系统的三个指标进行仿真模拟验证,即动态性能、跟踪性能和抗扰性能。最后,采用了LINK-RT实时仿真系统的实验平台,实验结果证明了基于改进型自抗扰滑模控制器具有良好的控制性能,使永磁同步电机伺服系统达到了跟踪精度高、定位速度快和抗干扰能力强的控制效果。

关键词：永磁同步电机反双曲正弦函数改进型自抗扰控制器滑模控制器半实物仿真实验

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基于改进型自抗扰控制的多自由度机械臂控制系统研究

基于改进型自抗扰控制的多自由度机械臂控制系统研究

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作者：李兴安徽工程大学

学位级别：硕士

国家综合实力的日益强大,推动着先进控制科学和机器人技术的发展。为了提高工作效率,多自由度机械臂在工业和生活中得到了广泛的应用。多自由度机械臂高效准确完成工作的前提是定位精度,所以控制精度是其重要的衡量指标。然而,由于多自... 详细信息

国家综合实力的日益强大,推动着先进控制科学和机器人技术的发展。为了提高工作效率,多自由度机械臂在工业和生活中得到了广泛的应用。多自由度机械臂高效准确完成工作的前提是定位精度,所以控制精度是其重要的衡量指标。然而,由于多自由度机械臂结构复杂、工作环境的干扰以及关节摩擦等不确定因素的存在,导致运动系统的高度耦合,传统的控制策略不能满足控制精度的要求。本文主要将多自由度机械臂的控制精度作为研究对象,期望达到平稳地控制效果。为了提高机械臂控制的定位精度、响应速度和抗干扰能力,设计了一种基于自抗扰控制策略的多自由度机械臂控制系统。首先,整体介绍了多自由度机械臂的工作方式,分析了机械臂关节执行机构电机的工作电路,依据直流力矩电机的运行回路和平衡方程,通过合理的简化与假设,建立了直流力矩电机的数学模型。其次,剖析了多自由度机械臂的机械结构,整个系统的参考坐标系选取为机械臂底座,采用Denavit-Hartenberg四参数建模方法变换得到相邻连杆的关系矩阵,推导并计算了多自由度机械臂的正向运动学模型,基于拉格朗日函数计算出多自由度机械臂的动力学方程。然后,简述了自抗扰控制机制的原理,介绍了自抗扰控制器的组成结构和在控制器中所发挥的作用。非线性函数是自抗扰控制器中起主导作用的因素,因传统的非线性函数在原点周围不可导,易出现高频颤振的现象。故采用指数和正切函数组合的形式,选取了一种新型非线性函数,解决了拐点处不平滑和易抖动问题,具有良好的鲁棒性。基于新型非线性函数优化了扩张状态观测器和非线性误差反馈控制律,同时,在扩张状态观测器前加入卡尔曼滤波,更加准确地估计扰动、抑制残差。随后,对改进后的自抗扰控制器进行了稳定性的证明。最后,在相同的输入信号下,分别对控制器的组成部分选取了合适的参数后,将比例积分微分控制、传统的自抗扰控制与改进的自抗扰控制进行了比较分析。仿真和实验结果表明,改进的自抗扰控制比其他两种控制方法具有更快的响应速度和更强的抗干扰能力,实现了无超调跟踪。本文将设计的改进自抗扰控制器应用于多自由度机械臂控制系统有良好的动态性能,该控制策略在受到内外干扰的情况下都能取得较好的控制效果,没有超调量,响应时间0.018s,跟踪误差在60cts以内。这对连杆机构的研究具有重要意义。

关键词：多自由度机械臂改进型自抗扰控制器非线性函数改进型扩张状态观测器改进型非线性状态误差反馈控制律直流力矩电机

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基于PID-IADRC的四旋翼轨迹跟踪控制

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直升机技术 2024年第4期 10-14页

作者：李翔鲁森魁马玉杰中国直升机设计研究所直升机动力学全国重点实验室江西景德镇333001

针对四旋翼飞行器非线性、强耦合的特点,设计了一种PID-IADRC轨迹跟踪控制器。首先建立四旋翼飞行器的非线性数学模型;然后内环姿态环设计一种改进型自抗扰(IADRC)控制器,利用双曲正切函数对传统的自抗扰控制器(ADRC)的各环节进行了简化... 详细信息

针对四旋翼飞行器非线性、强耦合的特点,设计了一种PID-IADRC轨迹跟踪控制器。首先建立四旋翼飞行器的非线性数学模型;然后内环姿态环设计一种改进型自抗扰(IADRC)控制器,利用双曲正切函数对传统的自抗扰控制器(ADRC)的各环节进行了简化;外环位置环采用PID控制实现四旋翼轨迹跟踪;最后通过数值仿真验证所设计控制器的有效性。结果表明,PID-IADRC控制器相较于传统的PID控制器,参数整定的难度得到了降低,而且控制精度得到了提升。

关键词：四旋翼改进型自抗扰控制器 PID 轨迹跟踪控制

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基于新型自抗扰控制的永磁同步电机控制系统的研究

基于新型自抗扰控制的永磁同步电机控制系统的研究

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作者：孟一博安徽工程大学

学位级别：硕士

永磁同步电机因其结构特点具有功率密度高、定位精度高、响应速度快等优点,广泛应用于工业生产领域,但是永磁同步电机具有强耦合,非线性等不良因素,所以需要较好的控制策略。一般的控制方法难以对其进行有效地控制。本论文将自抗扰控制... 详细信息

永磁同步电机因其结构特点具有功率密度高、定位精度高、响应速度快等优点,广泛应用于工业生产领域,但是永磁同步电机具有强耦合,非线性等不良因素,所以需要较好的控制策略。一般的控制方法难以对其进行有效地控制。本论文将自抗扰控制器作用于永磁同步电机伺服系统,可以有效的提高永磁同步电机的抗干扰能力和控制精度。首先,根据永磁同步电机的物理结构,经过合理的假设与简化。对建立的永磁同步电机数学模型进行分析,从而得出永磁同步电机中存在强耦合、非线性等不良因素的原因;从而得到永磁同步电机在三相静止坐标系下的数学模型,经过坐标变换得到永磁同步电机在两项旋转坐标系下的数学模型。其次,本文阐述了传统自抗扰控制器的原理,分别详细叙述了各部分的组成和作用。由于传统自抗扰控制器中存在非线性函数在原点处不可导,会导致系统出现高频振颤等不可控因素。所以使用插值拟合的方法构造新型非线性函数,使之在原点和分界点处可导,并将新型非线性函数作用于自抗扰控制器得到改进型自抗扰控制器。随后对改进后的自抗扰控制器进行了稳定性分析,收敛性证明和参数的整定,证明了改进的有效性与可行性。然后,在永磁同步电机伺服控制系统运行时,根据分离整定原则,需要分别对位置环,速度环,电流环进行有效控制。本文设计了永磁同步电机伺服控制系统改进型自抗扰控制器,分别对位置环,速度环,电流环构造二阶自抗扰控制器,然后将三个控制系统组合成一个整体控制系统从而实现对永磁同步电机伺服系统的有效控制。最后,经过仿真与实验验证,改进型的自抗扰控制器的抗扰性能和控制精度明显优于传统自抗扰控制器。本文设计的改进型自抗扰控制器取得了良好的控制效果,证明了其具有良好的控制性能。本文设计的基于改进型自抗扰控制的永磁同步电机控制器具有较好的控制性能和抗扰性能,具有良好的发展前景。为永磁同步电机在复杂环境下的高精度、抗干扰控制提供了有价值的探索。

关键词：永磁同步电机改进型自抗扰控制器非线性函数改进型扩张状态观测器改进型非线性误差反馈控制律

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基于改进型ADRC的一级直线倒立摆高精度控制

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黑龙江工业学院学报（综合版） 2018年第12期18卷 69-75页

作者：洪金文刘丙友王力超安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

为了改善一级直线倒立摆位置和角度的控制精度,提出一种基于改进型自抗扰控制的新型控制策略。首先设计了一个原点周围具备更好平滑性的新型非线性函数,基于该函数设计了改进型扩张状态观测器和非线性误差反馈控制率。然后,通过两个改... 详细信息

为了改善一级直线倒立摆位置和角度的控制精度,提出一种基于改进型自抗扰控制的新型控制策略。首先设计了一个原点周围具备更好平滑性的新型非线性函数,基于该函数设计了改进型扩张状态观测器和非线性误差反馈控制率。然后,通过两个改进型扩张状态观测器对小车位置和摆杆角度这两个状态分别进行实时观测,并进行线性补偿。最后进行仿真和实验验证,结果表明所设计的基于改进型ADRC的一级直线倒立摆高精度控制系统具有更高的鲁棒性。

关键词：改进型自抗扰控制器一级直线倒立摆改进型扩张状态观测器改进型非线性误差反馈控制率

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一种新型6自由度运动平台的控制研究

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机械工程学报 2014年第3期50卷 56-63页

作者：施昕昕常思勤南京工程学院自动化学院南京211167 南京理工大学机械工程学院南京210094

针对一种新型6自由度运动平台的控制问题,提出基于改进型自抗扰控制器的高性能轨迹跟踪控制算法。采用基于运动学的控制方法对6自由度运动平台进行控制研究,利用参考加速度前馈量对常规自抗扰控制器进行改进,在Matlab/Simulink中进行仿... 详细信息

针对一种新型6自由度运动平台的控制问题,提出基于改进型自抗扰控制器的高性能轨迹跟踪控制算法。采用基于运动学的控制方法对6自由度运动平台进行控制研究,利用参考加速度前馈量对常规自抗扰控制器进行改进,在Matlab/Simulink中进行仿真研究,分析经典比例积分微分控制器、常规自抗扰控制器和改进型自抗扰控制器对正弦轨迹的跟踪性能及其对系统参数变化和外部扰动的抑制能力,并构建基于dSPACE的运动控制试验系统。对比仿真和试验结果表明,改进型自抗扰控制器能有效提高轨迹跟踪精度,使新型6自由度运动平台较好地实现给定的目标运动。

关键词：改进型自抗扰控制器 6自由度运动平台轨迹跟踪运动学

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基于改进型ADRC的双轴伺服系统摩擦补偿研究

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2010年第11期33卷 1634-1638页

作者：于海滨肖本贤郁伉毕磊合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

文章针对双轴伺服系统中摩擦的非线性、不确定外扰,在分析系统轮廓误差的基础上,结合交叉耦合的思想,采用了一种改进型二阶自抗扰控制器(ADRC),对摩擦力进行补偿。该控制器利用具有强鲁棒性的高增益扩张状态观测器观测系统的摩擦及其它... 详细信息

文章针对双轴伺服系统中摩擦的非线性、不确定外扰,在分析系统轮廓误差的基础上,结合交叉耦合的思想,采用了一种改进型二阶自抗扰控制器(ADRC),对摩擦力进行补偿。该控制器利用具有强鲁棒性的高增益扩张状态观测器观测系统的摩擦及其它内外扰动,并加以补偿,同时采用了一类新的非线性函数,克服了由于常规ADRC非线性状态误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性,而导致系统对于摩擦敏感的缺点。仿真对比分析表明,改进型ADRC能够很好地进行摩擦补偿,使系统具有更好的鲁棒性,提高系统轮廓加工精度。

关键词：交叉耦合控制改进型自抗扰控制器高增益扩张状态观测器摩擦非线性

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