定量反馈理论

摘要： 由于电液伺服试验机系统内存在较强的时变特性和非线性,并且试件等负载特性经常变化,导致系统存在很大的参数不确定性.当被控系统的参数等特性发生变化时,采用固定参数的传统PID控制难以获得满意的控制效果,如果重新调整参数又极大地增加了控制操作的复杂性.为解决此问题,采用定量反馈理论(QFT)的控制器设计方案,对电液伺服试验机系统进行控制.QFT控制器是针对系统不确定性做出的设计,对于控制不确定性较强的系统,该控制器具有独特的优势;在系统的不同频段内,QFT控制器还可以"剪裁"系统的控制性能.对具有参数不确定性的电液伺服试验机系统进行试验辨识,并在系统模型上进行QFT控制器设计和仿真.结果表明:在工况发生变化时,所设计的QFT控制器比PID控制器具有更高的控制精度,鲁棒性更好.

摘要： 工业过程对象普遍存在时滞、模型参数不确定性和外部扰动多等特点,传统Smith预估控制方法难以设计出满足期望性能的鲁棒控制器.针对模型参数不确定性和外部扰动,本文采用自抗扰控制技术进行估计和补偿.针对系统存在时滞的特点,本文提出改进Smith预估器结构,提升扩张状态观测器对于扰动估计的实时性.在此基础上,本文以一阶时滞系统为例提出了控制器参数整定方法.首先根据最优参数选取准则确定预估器模型,然后在等效模型框架下采用定量反馈理论整定自抗扰控制器参数,确保控制系统达到预期性能指标.在仿真实验中,将所提出方法与几种常见时滞系统控制方法进行比较,通过设定值跟踪、抗扰及蒙特卡罗实验验证了所提出方法具有良好抗扰能力与鲁棒性.

摘要： Aiming at the problem of the system dynamic characteristic is worsened which is caused by pump and valve combined electro-hydrostatic actuator(EHA)multistage pressure control,a robust gain scheduling control method is proposed in the paper.Pump and valve combined EHA is divided into dif-ferent working modes based on the different pump source pressure,adopts improved particle swarm op-timization(PSO)algorithm PID controller as initial controller to overcome blindness for quantitative feedback theory(QFT),then adopts QFT shaping design base on the uncertainty rang and the perform-ance indexes under each working mode.Fuzzy control is introduced to reduce the chatter which is caused by the switch during the different working modes,taking the outputs of each working modes controller as the input and building the fuzzy switching controller.The simulation results show that the system characteristic is improved under multistage pressure control and the switching can be smoothed during different working modes.%针对泵阀联合电静液作动器(EHA)分级压力控制带来系统特性改变的问题,提出了一种鲁棒增益调度的控制方法.该方法依据不同泵源压力把泵阀联合 EHA分为不同的工作模式,在每种工作模式下,采用改进粒子群优化(PSO)算法的PID控制器作为初始控制器,以克服定量反馈理论(QFT)初始控制器设计的盲目性,然后在 QFT框架下基于参数不确定范围和性能指标要求对系统进行整形设计.为削弱不同工作模式切换瞬间引起的抖动,引入模糊控制,将每种工作模式下控制器的输出作为输入建立模糊切换控制器.仿真结果表明在分级压力下系统性能得到改善且实现了不同工作模式切换的平稳过渡.

摘要： 针对过热汽温控制系统具有大惯性、大时滞特性且模型参数随负荷变化较大,传统控制算法难以获得良好控制性能,提出了IGPC-QFT串级控制算法.改进的广义预测自校正控制作为主控制器来抑制超调,克服系统大时滞特性,定量反馈理论作为副控制器,对导前区不确定性与干扰进行抑制,并设计了一种简便的定量反馈理论控制器设计方法.通过与传统广义预测-比例控制的仿真结果对比,提出的算法可使系统获得较好的跟踪性与鲁棒性,简化了副控制器的设计过程,满足了系统在全工况下运行的控制要求.

摘要： 针对风电机组输出转速稳定控制问题,提出了一种基于定量反馈理论的桨距角鲁棒控制策略.由于在随机变化风速作用下,非线性的风机模型中部分参数是变化的,提出了基于线性系统稳定性图形作为判据的定量反馈的变桨鲁棒控制器设计方法,以减弱风机模型不确定因素对输出转速的影响.结果表明,所提出的控制器对高风速区扰动风速作用下系统的输出稳定性能具有较好控制效果,并且对风电机组能量传动模型中参数不确定性具有较强的鲁棒性.

摘要： 针对典型电静液作动器存在响应速度较慢的问题,将伺服阀引入其中,采用压力和位置双控制回路体系,阐述了其工作原理和建立了数学模型.同时作动器作为参数不确定性和外负载力变化的系统,在压力控制回路中,考虑其不确定性范围和性能指标要求基础上,基于定量反馈理论(QFT)设计了压力控制器.在位置控制回路中,运用动态压力校正伺服阀流量,消除外负载力的影响;并把位置误差引入压力控制回路,以提高其响应速度.仿真结果表明,其综合性能较好且便于工程实现.%Aiming at the problem of slow response speed which existed in the typical electro-hydro-static actuator(EHA),servo valve is introduced and adopt dual control circuit system with pressure and position,de-scribes the operating principle and creates the mathematic model. Meanwhile as a system which the parameter uncer-tain and external load change,considers both the uncertainty rang and the performance indexes of the pressure control circuit,pressure controller is designed based on Quantitative Feedback Theory (QFT). Apply to dynamic pressure modifying the flow rate of the servo valve and eliminate effects of external load in the position control circuit,the posi-tion error is added to the pressure control circuit to increase the dynamic response of the pressure control circuit. The simulation results showed that the dual control circuit actuator is perfect in comprehensive performance and easy engi neering practice.

摘要： 对于电机后置式及地面耦合式混合动力系统,在其换挡过程中,可以通过电机补偿动力中断,因此调节发动机转速与AMT变速箱转速匹配可以实现平顺的换挡过程.针对发动机调速特性引入基于定量反馈理论与史密斯预估器结合的控制方法.首先,在AMESim中搭建自然进气发动机高保真模型,并通过速度特性验证保证模型的合理性;其次,基于机理建立发动机线性模型,并且分段辨识得到参数的不确定范围,从而将非线性系统用具有参数不确定性的线性模型表示;然后,通过频域分析优化得到一组最佳的史密斯预估器模型,用以补偿发动机进气-扭矩过程不确定延迟;最后,结合史密斯预估器与定量反馈理论设计得到发动机调速SP-QFT鲁棒控制器,从而保证系统在参数不确定情况下的鲁棒稳定性及跟踪性能要求.仿真结果表明:所设计的SP-QFT控制器满足设计要求,相比于基本QFT控制器及PID控制器,有效提高了发动机速度调节的控制精度及响应速度.%For hybrid electric vehicles with traction motors installed behind transmission,traction motors can compensate the torque interrupt during gear shifting.Thus engine speed is adjusted to achieve the speed synchronization with AMT so that shifting smoothness is guaranteed without disengaging clutch.Quantitative feedback theory (QFT) combined with Smith predictor (SP) was adopted to achieve engine speed control.Firstly,a high realistic model of naturally aspirated gasoline engine was established in AMESim and the speed characteristic was validated to guarantee the reasonable features.Secondly,the engine nonlinear model was identified under piecewise working conditions so that several linear models with regions of parametric uncertainty were achieved.Thirdly,an optimized Smith predictor model was selected based on two criteria in frequency domain so as to deal with the intake-to-torque uncertain time delay.Finally,based on quantitative feedback theory,an engine speed SP-QFT robust controller was designed to guarantee the robust stability and reference tracking.The simulation results showed that the step responses between the minimum and maximum speeds were of 0.75％ overshoot,0.7 s settling time and 6 r/min steady state error which met the demands of performance requirements of the synchronizer engagement during gear shifting of AMT and obviously improved the system dynamic characteristics compared with QFT controller and PID controller.Moreover,the simple form of SP-QFT controller is convenient to implement in engineering.

摘要： 针对液压机驱动系统参数摄动和不确定性的特点,建立了系统数学模型,提出了动梁速度外环控制和压力内环控制的分级复合鲁棒控制策略.外环级应用定量反馈理论,设计了鲁棒性较强的速度跟踪控制器和前置滤波器.内环级设计了基于径向基函数的神经网络扰动观测补偿器,运用Lyapunov稳定性定理证明了提出的干扰观测器对扰动抑制的有效性,可在不确定因素存在的情况下实现期望的系统压力跟踪控制.仿真结果表明:该控制方案对系统不确定性的抑制作用明显,且能提高液压机驱动系统的跟踪性能,具有较好的鲁棒稳定性,可有效实现速度切换瞬态过程的平顺性.

摘要： This paper takes the axial force servo system of servo Triaxial Apparatus as a research object. A robust control er is de-signed according to Quantitative Feedback Theory ( QFT) to control the system . AMESim software is used to establish and cosimu-late the dynamic mathematic model instead of the traditional model built by transfer function. Analytical results show that the co-simu-lation is closer to the actual situation, the control er designed by QFT can be effectively used to suppress the parameter perturbation, such as the change of elastic stiffness load, oil effective bulk modulus and the system friction. It is easy to be realized in the project and it can be used to effectively improve the control quality of the servo triaxial apparatus.%以电液伺服三轴仪伺服轴向力的伺服系统为研究对象,采用定量反馈理论( QFT)设计的鲁棒控制器进行控制其设计,并利用AMESim软件建立液压系统的动态数学模型,代替传统的传递函数所建立模型的进行联合仿真。研究表明,QFT控制器可以有效抑制参数扰动,如弹性负载刚度变化、油液有效体积弹性模数变化,系统摩擦力变化。工程上易于实现,可以有效地改善伺服三轴仪的控制性能。

摘要： 火炮随动系统是一个复杂的非线性系统,并且动力传递过程中广泛存在着齿隙、死区、摩擦及饱和等非线性,系统参数存在很大不确定性,很难获得精确的数学模型,使得控制精度不高,为此提出一种基于定量反馈理论(QFT)的火炮随动系统鲁棒控制策略.文章首先介绍定量反馈理论的基本原理,给出完整的设计步骤;建立火炮随动系统不确定模型;在此基础上,以某火炮随动系统为例设计定量反馈控制器,并进行仿真验证.研究结果表明,所设计的QFT鲁棒控制器能够满足火炮随动系统性能指标要求,而且具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能,具有合理性和可行性.

摘要： 本文针对三轴飞行仿真转台中框同步驱动控制问题，提出了一种基于定量反馈理论(QFT)的等同式同步控制器设计方法。本文首先应用闭环功率谱辨识方法得到转台中框两液压马达数值型QFT系统模板，应用QFT分别设计了两液压马达在[-24°,-12°]和[12°,24°]工作点范围内的前向通道控制器，并通过在控制回路中加入前馈控制器补偿系统相位滞后。实验证明，此复合控制器保证了飞行仿真转台中框两液压马达各项性能指标要求。

摘要： 介绍了超机动飞机飞行控制系统具有非线性,采用非线性动态逆建立超机动飞机数学模型,由于非线性动态逆建模过程中产生建模误差和逆误差,因而应用定量反馈理论设计飞行控制器,用以消除误差,最后给出了一组仿真曲线,得出该飞行控制系统具有鲁棒稳定性,证明了用定量反馈理论设计的非线性动态逆飞行控制系统的可行性.

摘要： 本文介绍了应用定量反馈理论设计飞行控制系统，将非线性动态逆方法与奇异摄动理论相结合，建立了伪线性的超机动Herbst数学模型，针对非线性动态逆建模过程中产生的不确定因素、并且明确该不确定因素存在的范围和系统性能指标的要求下，应用定量反馈理论设计飞行控制器，最后给出了一组仿真曲线，得出该飞行控制系统具有鲁棒稳定性，证明了用定量反馈理论设计的非线性动态逆飞行控制系统是可行的。

摘要： 直接驱动永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统具有速度高、加速度大等优点,但系统参数不确定性和外部负载扰动严重影响了系统的伺服性能.本文提出了一种利用分数阶理论实现对固定结构定量反馈理论(QFT)鲁棒控制器自动设计的控制策略.该控制策略在QFT回路成形设计中,采用固定结构分数阶控制器,通过求解带有约束的目标函数的优化问题,得出控制器的参数,简化了常规QFT设计控制器的作图过程,在保证系统鲁棒性和稳定性的同时,提高了系统的跟踪性能.仿真结果表明,该控制策略有效抑制了系统参数不确定性和负载扰动的影响,提高了系统的跟踪性能和鲁棒性.

摘要： 随着侦察无人机执行任务的复杂性不断提高,要求其飞行控制系统在满足各种战术技术指标的同时,还能对各种干扰、系统模型参数的摄动具有良好的鲁棒性;为提高侦察无人机飞行控制系统的鲁棒性,本文将定量反馈控制理论应用于某装甲侦察无人机的飞行姿态控制策略.经仿真验证,所设计的控制器不但使侦察无人机飞行系统具有良好的动、静态飞行品质,而且具有较好的系统鲁棒性.

摘要： 针对高超声速飞行器参数范围变化大以及飞行环境的不确定性问题, 本文利用定量反馈理论(QFT)设计了再入飞行的高精度姿态控制系统.考虑到横侧向通道进行控制时对纵向通道控制的不利影响, 设计了从横侧向通道至纵向通道的耦合清洗网络, 有效地减小了横侧向的控制对纵向攻角带来的影响.通过飞行器的飞行仿真表明, QFT控制系统可以在存在较大不确定性的情况下确保对指令的精确跟踪, 具有较强的鲁棒性.

摘要： 液压仿真转台是具有重要经济价值和国防战略意义的高技术设备,其性能直接关系到飞行器仿真结果的逼真度.液压伺服阀的非线性、转台内中外框的耦合作用、油源的压力脉动等使液压仿真转台成为具有不确定性的多输入多输出非线性系统,本文针对转台这种液压系统的控制器设计问题提出一种有效的方法.通过三轴仿真转台框架耦合的动力学模型和阀控马达液压系统动力机构的非线性数学模型并利用灰箱的辩识方法建立了转台的SIMULINK模型.将不同工况下不同参数组合的系统用SIMULINK模型线性化的方法进行线性化处理,得到一族离散的线性时不变传递函数以及耦合干扰作用集合代替原来的非线性不确定系统用于控制器设计。针对转台这种多输入多输出的系统,采用"近似不相关"的思想,将系统分解为一组多输入单输出系统.为最大限度地提高系统的双十性能指标,利用QFT可以利用离散的频率响应数据设计控制器以及QFT图形化、透明化特点提出一种改进的QFT设计方法,直接在Nichols图上综合控制器,使在规定的频率段的最大频率点处幅值和相角近似同时达到双十指标的界限值,提高了系统的双十指标带宽。本文在三轴液压仿真转台上用改进的QFT控制策略进行了系统双十指标试验和系统鲁棒性能试验。结果表明:采用本文控制策略的系统双十指标带宽在相同的条件下较常规设计方法提高了10%,在油源压力和负载条件变化的情况下仍能达到规定的时域和频域性能指标.

摘要： 针对高超声速飞行器数学模型的不确定性，提出了基于逆奈氏阵列法设计预补偿器和定量反馈理论设计控制器相结合的方法。该方法首先对相互关联的飞行器三通道进行预补偿，使开环前向通道的逆传递函数矩阵成为对角优势阵。然后根据某型号飞行器俯仰通道多个模型参数变化范围利用定量反馈理论进行鲁棒控制器设计。线性和非线性仿真结果表明，该方法跟踪效果良好，具有较强的工程应用价值。

摘要： 针对QFT控制器以往手工调整方法的缺陷,提出基于智能遗传优化算法的QFT回路成形自动设计方法,实现QFT控制器设计的快速性和最优化.为了达到QFT控制器的设计要求,多目标优化函数的建立首先要满足开环频率特性在各关键频率点处能够满足低频段边界曲线的要求,其次能够满足高频段不能进入稳定裕度对应的封闭椭圆的性能目标,最后还应保证控制器的高频增益足够小.仿真结果表明,基于遗传算法的QFT控制器自动设计明显优于传统的手工调整方法,实际工程应用广泛.

摘要： 本发明提出了基于化学衍生反应和光谱形变定量分析理论的手性药物质谱定量分析方法，其主要过程如下：1)通过有机合成反应制备出具有能与手性药物反应的手性酰氯探针；2)利用手性探针与手性药物反应产生非对映异构体复合产物；3)使用质谱仪器测定非对映异构体复合产物的各个碎片离子的质谱数据；4)利用光谱形变定量分析理论从非对映异构体复合产物的质谱数据中提取出手性药物中目标成分的定量信息。本发明是一种无需使用色谱柱的，适用于含氮、含硫或含磷的手性药物定量分析的质谱分析方法，为医药领域提供了一种简单、成本低、灵敏且准确的手性药物的检测方法。

摘要： 本发明涉及带有基于定量三维成像的触觉反馈的手术系统。提供一种系统以在医疗程序期间提供触觉反馈，该系统包括：定量三维(Q3D)；手术器械，其被设置成使组织结构变形；触觉用户界面设备，其经配置响应于指示组织结构变形测量的信息提供组织结构变形的指示；以及处理器，其经配置产生包括指示组织结构变形测量的信息的Q3D模型，并且将指示组织结构变形测量的信息提供给触觉用户界面设备。

摘要： 提供一种系统以在医疗程序期间提供触觉反馈，该系统包括：定量三维(Q3D)；手术器械，其被设置成使组织结构变形；触觉用户界面设备，其经配置响应于指示组织结构变形测量的信息提供组织结构变形的指示；以及处理器，其经配置产生包括指示组织结构变形测量的信息的Q3D模型，并且将指示组织结构变形测量的信息提供给触觉用户界面设备。

摘要： 本发明提出了基于化学衍生反应和光谱形变定量分析理论的手性药物质谱定量分析方法，其主要过程如下：1)通过有机合成反应制备出具有能与手性药物反应的手性酰氯探针；2)利用手性探针与手性药物反应产生非对映异构体复合产物；3)使用质谱仪器测定非对映异构体复合产物的各个碎片离子的质谱数据；4)利用光谱形变定量分析理论从非对映异构体复合产物的质谱数据中提取出手性药物中目标成分的定量信息。本发明是一种无需使用色谱柱的，适用于含氮、含硫或含磷的手性药物定量分析的质谱分析方法，为医药领域提供了一种简单、成本低、灵敏且准确的手性药物的检测方法。

摘要： 本发明属于医疗设备技术领域，提供了一种基于肌电信号反馈的智能定量给药电针注射设备，电针‑注射一体针头刺入肌肉组织进行肌电信号的采集，主机接受肌电信号，并根据肌电信号进行实时运算并实时给出定量给药信号，注射器动力机构接受定量给药信号，并根据定量给药信号推动注射器输出定量药物从而实现定量给药。本发明采集肌电电生理信息的同时完成药物注射，并且根据电生理信息分析与计算，实现智能闭环定量给药注射；能够有效防止由于医生主观因素和患者个体差异带来的治疗风险，提高治疗效果，减少副作用，实现精准治疗同时减轻患者痛苦，可应用于科学研究和定量注射精准治疗领域。

摘要： 本发明提出一种负载反馈控制回路及负载敏感定量系统，该负载反馈控制回路包括第一节流器、第一方向阀、第二节流器、反馈控制单元和执行器；负载反馈控制回路有回路进油口，回路回油口和反馈压力油输出口；第一方向阀包括第一进油口、第一回油口、第一工作口和第二工作口；反馈控制单元包括逻辑阀，逻辑阀包括第一输入口、第二输入口和第一输出口；执行器包括第一负载口和第二负载口；回路进油口、第一节流器和第一进油口依次串联，回路回油口与第一回油口连通；第一工作口与第一负载口连通，第二工作口、第二节流器和第二负载口依次串联；第一输入口与第一负载口连通，第二输入口与第二负载口连通，第一输出口与反馈压力油输出口连通。

摘要： 本发明涉及带有基于定量三维成像的触觉反馈的手术系统。提供一种系统以在医疗程序期间提供触觉反馈，该系统包括：定量三维(Q3D)；手术器械，其被设置成使组织结构变形；触觉用户界面设备，其经配置响应于指示组织结构变形测量的信息提供组织结构变形的指示；以及处理器，其经配置产生包括指示组织结构变形测量的信息的Q3D模型，并且将指示组织结构变形测量的信息提供给触觉用户界面设备。

摘要： 本实用新型公开了一种重力反馈的铝液定量保温炉装置，包括重力液位反馈系统、加铝口、保温炉、加热系统、密闭流槽、压力控制系统、炉体升降机构；保温炉安装在炉体升降机构上，使保温炉升起或降落以适应不同的铸机设备；重力液位反馈系统安装在保温炉和炉体升降机构之间；保温炉上方一侧设有加铝口，向保温炉中加入铝液，保温炉炉体上设有加热系统，保温炉上方另一侧设有密闭流槽；密闭流槽的外侧设有陶瓷加热模块、保温层和热电偶；保温炉上同时设有压力控制系统；重力液位反馈系统用以检测并反馈液位到压力控制系统实现保温炉中的加压和泄压。通过全闭环控制系统可以应对炉体重量小幅变化，铝液液位异常变化等，更加节能，降低了铝液烧损率。

摘要： 一种用于道路清扫车的定量泵负载反馈液压系统，包括：液压油箱；双联泵，其连接到液压油箱；选择阀，其连接到双联泵；电比例阀，其连接到液压油箱和双联泵；二联阀组，其连接到手动泵和选择阀；举升油缸，其连接到二联阀组；后门启闭油缸，其连接到二联阀组；后门锁紧油缸，其连接到二联阀组；滚扫阀块，其连接到液压油箱和选择阀；滚扫马达，其连接到滚扫阀块；第一侧扫阀块，其连接到电比例阀；第一侧扫马达，其连接到第一侧扫阀块；第二侧扫阀块，其连接到液压油箱和第一侧扫阀块；以及第二侧扫马达，其连接到第二侧扫阀块。

摘要： 本发明涉及一种基于定量反馈理论的气动调节阀控制方法，包括：建立气动调节阀系统的数学模型，考虑实际工况下系统模型参数的不确定性变化范围得到被控对象模板，设计鲁棒稳定性指标和跟踪性能指标；将气动调节阀系统的模型不确定性和性能指标要求等用定量的方式转化为控制边界，得到控制器的约束条件；根据控制器约束条件利用环路成形方法得到符合鲁棒性要求的反馈控制器和满足跟踪性能指标要求的前置滤波器。本发明通过利用已知对象模型及其不确定性信息，提高了气动调节阀系统的鲁棒性，使得气动调节阀系统在模型参数发生变化时的控制效果符合系统性能指标要求。