模型参考自适应控制

摘要： 由于在飞机座舱盖制孔锪窝过程中,制孔末端执行器的压脚力的稳定性对于制孔锪窝的质量有着直接的影响。采用现阶段比较成熟的模型参考自适应控制方法提高制孔末端执行器压脚力的稳定性,以及飞机座舱盖制孔末端执行器制孔锪窝的精度和质量,使飞机座舱盖制孔工艺过程实现符合工艺参数要求的自动化加工。现提出一种基于状态变量的Lyapunov-MRAC控制方法提升制孔末端执行器压脚力控制的稳定性。仿真结果表明,该方法对于制孔末端执行器压脚力稳定性的控制有较好的效果,对于提升飞机座舱盖制孔自动化加工的质量有实际意义。

摘要： 在基于模型参考自适应观测器的PMSM无速度传感器控制中,以有限集模型预测控制替换传统的PI控制器,省去复杂的PI调节器整定环节,引入估计转速以扩展有限集,解决固定有限集存在的估计转速有限问题。通过分段滤波估计转速以减少计算量。在MATLAB/Simulink环境下以及TI DSP TMS320F28377S实验平台上,将该控制方法结合矢量控制并与传统模型参考自适应控制进行仿真、实验对比验证。结果表明:该控制方法对表贴式PMSM具有较好的动态及稳态性能。

摘要： 针对传统弹性关节存在的问题,提出了一种新的弹性关节,并在此基础上设计了一款二自由度机械臂。首先,对基于优化后的弹性关节系统进行了数学模型分析,进而给出了可靠的控制方式;然后,以弹性关节为基础,提出了二自由度机械臂的机械结构设计和位置控制算法,并给出了机械臂样机,采用双回路控制方案设计了机械臂的控制算法;其中,内环采用模型参考自适应控制器(MRAC)来处理系统参数的不确定性,外环采用模糊比例积分控制器(FPIC)来减小外部扰动对负载的影响;最后,为了验证该控制算法对弹性关节以及机械臂的适用性,利用MATLAB对二自由度机械臂系统进行计算仿真实验。研究结果表明:所提出的控制器概念具有响应速度快、误差小的优点,且当存在外部干扰时,FPIC-MRAC控制器的响应明显优于PID控制器,控制器能够很好地保持机械臂系统的稳定;该结果验证了此控制算法的有效性。

摘要： 为了提高高速列车的制动控制精度,保障列车的安全平稳运行,针对具有不确定性参数和已知输入时滞的高速列车制动系统,设计高速列车制动系统模型参考自适应制动控制策略。在保证闭环系统所有信号有界的前提下,实现对给定速度曲线的渐近跟踪,从而确保高速列车能够安全可靠运行。通过分析高速列车制动时的动态过程,基于动力学原理建立具有延时环节的高速列车制动系统状态空间模型,采用状态预测的方法对模型中的输入延时进行相应变换。利用模型参考自适应控制的方法善于处理系统不确定性的能力,设计基于状态反馈状态跟踪的直接模型参考自适应控制器,实现列车对给定速度曲线的渐近跟踪。以CRH380AL型高速列车制动系统为被控对象,采集列车从济南—青岛段实际制动过程中的速度数据进行仿真实验。仿真结果表明,所设计的高速列车自适应制动控制器实现了对给定速度曲线的渐近跟踪控制,且跟踪精度较高,验证了该方案的有效性。采用的模型参考自适应控制算法不仅解决了系统参数不确定性和输入时滞问题,而且优化了高速列车的制动性能,改善了列车的瞬态性能,使列车运行时更加平稳,达到了系统的控制目标。

摘要： 重型车辆气制动自适应控制是一项重要的自动驾驶纵向速度控制功能,在应用中至关重要,例如上下坡匀速行驶、精准停车、不同载重的车速控制等。由于典型气动制动系统是固有的非线性特性,存在很大的不确定性,且重型汽车的纵向刹车控制受负载、路况、车况的影响较大,传统的PID控制器无法满足不同工况下重型车辆自动驾驶车速稳定控制要求。本文描述了重型汽车在自动巡航控制下气制动系统因车况不确定因素导致的制动力不足问题,提出一种基于气制动系统的自适应刹车控制模型,详细说明气制动自适应控制模型的优势、推导过程,以及问题解决的具体应用案例,并给出了完整的数据分析和试验验证过程。

摘要： 为了实现船舶转向过程中的恒定角速度控制,将微分跟踪器引入了模型参考自适应控制,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了船舶航向系统的稳定性。同时考虑到船舶在航向保持过程中要求较高航向控制精度的同时要降低操舵能耗,设计了自适应线性二次型高斯最优控制器:首先使用满秩分解最小二乘法辨识船舶航向模型参数;其次使用状态扩张卡尔曼滤波器估计船舶航向和角速度;最后,基于最优控制律跟踪航向及其微分信号。根据国际标准化组织自适应舵标准规范,使用船舶半实物仿真平台的多种海况和船型,对分别嵌入2种控制算法的自适应舵软件进行了控制性能对比测试。测试结果验证了2种控制器的稳定性。性能指标统计结果表明,微分跟踪模型参考自适应控制器具有更好的转向控制性能,而自适应线性二次型高斯最优控制器具有更好的航向保持性能。

摘要： 基于门控循环单元(GRU)的神经网络,构建预测模型的网络拓扑结构,训练和测试了HL-2A装置等离子体水平位移系统响应模型。测试结果显示了该模型对43%的样本数据的拟合度超过80%。把该网络模型作为被控对象,使用基于径向基函数(RBF)神经网络的模型参考自适应控制(MRAC)算法,设计了一个HL-2A等离子体水平位移的MRAC系统。仿真结果显示,该控制系统的输出响应能快速地跟踪各种输入参考信号,控制器能够较好地控制等离子体的水平位移并具有强的抗扰动能力。

摘要： 文章主要研究了具有参数不确定性的切换线性变参数(LPV)系统的模型参考自适应(MRAC)跟踪控制问题。首先,一个切换LPV参考模型被给出并分析其有界性。然后,通过一个时变矩阵设计了切换LPV控制器与自适应律。其次,给出了参考模型MRAC可解的一个充分条件。当对设计参数进行合理选择时,系统的状态追踪误差可以收敛至一个位于原点的任意小的球心内。最后,通过一个涡扇发动机的仿真实例来验证所提方法的有效性。

摘要： 为提高四轮独立转向(four wheel independence steering,4WIS)无人驾驶汽车在路径跟踪时的系统稳定性和跟踪精度,并改善轮胎磨损情况,提出了一种基于双层控制策略的路径跟踪控制算法.上层为基于Popov超稳定性理论的模型参考自适应路径跟踪控制器.基于二自由度单轨模型推导出路径跟踪误差状态方程,采用线性二次最优方法,解决了系统正向线性环节无法严格正实的问题.求解Popov积分不等式,保证了系统的超稳定性.在下层控制器中,基于阿克曼转向定理,设计了考虑轮胎侧偏的转角分配控制算法.在CarSim/Simulink联合仿真平台中进行仿真试验,结果表明:所设计的基于双层控制策略的路径跟踪控制算法能够高精度地完成路径跟踪任务,同时也保证了四轮独立转向无人驾驶汽车的行驶稳定性,轮胎的磨损情况也能得到改善.

摘要： 随着能源危机的日益加重,绿色节能愈加受到关注,泵控技术具有节能的巨大优势。但是泵控系统的动态特性存在响应慢、精度低等问题。设计了一种应用于泵控非对称缸系统的模型参考自适应控制器。通过模型辨识得到泵控非对称缸的系统模型;选择液压缸杆的位移、速度、加速度作为状态变量,通过自适应律使被控对象与参考模型的状态变量误差趋向于零。AMESim和MATLAB联合仿真表明,与比例控制器相比,所提出的方法提高了泵控系统的控制性能。

摘要： 针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统运行过程中易受参数变化,摩擦扰动,外部扰动等不确定因素的影响,本文提出基于Lyapunov直接法的鲁棒模型参考自适应控制方法.该方法是通过调节控制增益的系数来适应系统运行中的参数变化,并引入鲁棒补偿项对非线性扰动进行补偿,使系统在参数不确定性和非线性摩擦的情况下,跟踪误差也能渐进收敛于零.该方案的优点是在保证鲁棒性的同时提高系统的跟踪性能.通过MATLAB对所提出方案进行仿真,仿真结果表明了该方案具有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性.

摘要： 动车组制动过程复杂,运行环境多变.如何建立有效的列车制动模型是动车组安全高效停车的基础.针对动车组制动过程的特点,本文首先从列车制动特性和动力学角度提出列车制动的动态结构,然后运用改进的速度变异粒子群算法对模型参数辨识建立动车组制动模型.针对所建立的制动模型,采用基于RBF网络的模型参考自适应控制方法实现动车组安全准确的停车.基于CRH380AL现场运行数据的仿真结果表明,本文提出的方法满足动车组制动过程要求.

摘要： 根据已知参数的电液位置伺服系统,针对系统中参数或外界干扰的变化引起系统的误差,对其进行迭代和模型参考自适应控制.通过仿真表明,加了自适应控制器的系统响应明显变快,对突加负载和外干扰有自适应能力;在此基础上加入迭代后,系统的鲁棒性和动态响应都能够得到进一步的提升.

摘要： 研究了具有强非线性的航空发动机反推模型参考自适应控制。首先，建立适用于反推模型参考自适应控制的发动机转速系统状态估计模型，设计了非线性反推控制器。最后，以某双轴涡扇发动机为对象，开展了包线内仿真研究，结果表明该控制器具有良好的动静态品质，在包线内具有较好的自适应能力。通过对比传统模型参考自适应控制结果，发现反推模型参考自适应控制器具有更快的瞬态响应。

摘要： 动车组制动过程复杂,运行环境多变.如何建立有效的列车制动模型是动车组安全高效停车的基础.针对动车组制动过程的特点,本文建立的制动模型包含了由多个静态线性方程组描述的制动特性曲线和动态制动性能方程两部分,然后分别用最小二乘辨识算法与改进的粒子群辨识算法求得这两部分的未知参数.针对所建立的制动模型,采用基于RBF网络的模型参考自适应控制方法实现动车组安全准确的停车.基于CRH380AL现场运行数据的仿真结果表明,本文提出的方法满足动车组制动过程要求.

摘要： 针对永磁直线同步电机的跟踪控制,相对于传统的位置—速度环控制方法,难以取得很好的效果.本文基于系统的被控对像与参考模型存在差异,在传统控制方法基础上,引入模型参考自适应控制(MRAC).通过实际被控对象与参考模型的匹配,改变系统控制参数,使得被控系统的输出能够达到期望状态.该控制方法的优点是跟踪迅速,能够很好地提高系统的跟踪精度,增强系统的抗干扰性能.仿真结果表明,所设计的控制系统比传统方法具有更好的抗扰性和鲁棒性.

摘要： 液压驱动的并联机器人具有高度的非线性特性,由于采用阀控非对称液压缸伺服系统,非对称液压缸的特性不对称,所以传统的PID控制方法很难实现对其精确的控制。本文提出了基于RBF神经网络的PID模型参考自适应控制方法,通过模型参考自适应对液压缸的不对称性进行补偿,利用RBF神经网络的较强的自学习和非线性逼近能力对被控对象进行在线辨识,实时调节PID控制器的参数,提高控制性能。仿真结果证明了该控制方法的有效性。

摘要： 将模糊控制器植入模型参考自适应控制系统中,传统的模型参考自适应控钏中的反馈控制器和常规自适应规则分别由模糊控制器、模糊自适应机构取代,形成了模型参考模糊自适应控制方法.基于Matlab建立了全方位移动机器人的简化仿真模型,利用模型参考模糊自适应控制方法构建了位姿环控制器.仿真研究表明,采用模型参考模糊自适应控制方法,系统的调节时间缩短,响应速度加快,抗干扰能力和适应参数变化的能力增强.

摘要： 讨论了神经网络在非线性系统控制中的应用.针对一类典型的非线性系统，采用基于BP算法的神经网络设计了模型参考自适应控制器和非线性逆模型辨识器.通过引入非线性逆模型，消除了系统的非线性部分，使其近似线性化.目的在于改善非线性被控对象对参考模型输出的跟踪效果，并以此为依据进行了Matlab仿真.对电弧炉三相电极调节系统的仿真结果表明，神经网络自适应控制的跟踪速度明显优于PID控制，并且提高了系统的动态性能.

摘要： 针对执行机构部分失效情况下高超声速飞行器控制器的设计问题，提出了一种模型参考自适应客错控制设计方案。依据线性化的高超声速飞行器名义模型，设计名义反馈控制增益，并确定一个可保证自适应控制安全的参考模型，然后设计自适应补偿控制嚣消除执行机构控制效益及系统参数不确定性的影响。提出的自适应参数估计律由滤波的误差信号和特别设计的预测误差信号驱动，可实现更好的参数估计。该方案能保证闭环系统的稳定性，并能保证执行机构部分失效及系统参数不确定情况下的控制性能。仿真结果验证了该控制方法的有效性，在执行机构部分失效情况下，控制系统实现了良好的跟踪性能。

摘要： 本发明公开了一种模型参考自适应控制与双馈风机降阶模型相结合的建模仿真方法，具体包括：建立风机传动轴系模型，对双馈风机的传动轴系采用单质块模型进行建模，将风机吸收的风功率转化为机械转矩，并输入到双馈发电机转子的转轴上；通过忽略定子磁链和转子磁链变化建立一阶双馈发电机模型，将双馈发电机转子的转轴上的机械转矩转化为有功功率输出到电网；建立电网侧变流器控制模块，保持直流母线电压的稳定并实现交流侧功率因数的调节；建立转子侧变流器控制模块，加入针对电气参数摄动的模型参考自适应控制，控制双馈发电机有功功率稳定输出；将多台双馈风电机组并网并给定风速变化，得到大型风电场并网特性及多台风电机组之间的影响关系。

摘要： 本发明公开了一种基于模型参考自适应控制的车辆ISD悬架主动控制方法，该方法包含如下步骤：(1)建立悬架被控模型与参考模型；(2)定义被控模型与理想参考模型广义状态误差e；(3)改写系数矩阵；(4)自适应控制系统稳定性判定；(5)确定自适应律。本发明能使结构简单的被控ISD悬架系统跟踪复杂的理想ISD悬架模型的输出，提高悬架的综合性能。该方法为车辆ISD悬架设计及应用提供了一种新的研究思路与方向，尤其是对于可控ISD悬架的研究。

摘要： 本发明公开了一种基于模型参考自适应控制的舰载无人机自动着舰控制装置，属于航空飞行器控制技术领域。本发明装置包括：着舰指令与下滑基准轨迹生成模块，用于根据舰船与舰载无人机的相对位置和绝对位置信息，生成三维下滑基准轨迹信号和速度指令信号；模型参考自适应飞行控制模块，利用模型参考自适应控制算法生成舰载无人机的飞行控制信号，使得舰载无人机的实际飞行轨迹和速度跟踪着舰指令与下滑基准轨迹生成模块所生成的三维下滑基准轨迹信号和速度指令。该发明适用于固定翼有人舰载机和无人舰载机。相比现有技术，本发明不需要引导控制律的计算，控制着舰更准确，控制系统更简单，控制实时性好。

摘要： 本发明涉及一种燃料电池汽车热管理系统中的模型参考自适应控制方法。燃料电池热管理系统的控制是保证燃料电池系统可靠运行的一个关键因素，由于热管理系统具有高度的非线性，模型参数存在不确定性，特别是存在外部温度和负载动态变化的情况下，系统温度控制容易出现跟踪滞后、超调量大等缺点。针对以上问题，本发明设计了一种模型参考自适应控制方法，通过调节冷却液质量流量和旁通阀开启系数，对电堆温度和循环冷却液入口温度进行控制。本发明的控制方法简洁高效，可方便地应用于各种功率等级的燃料电池系统中，实时有效的进行温度控制。

摘要： 本发明公开了一种两级式AC/DC变换器的模型参考自适应控制方法，两级式AC/DC变换器包括前级AFE整流器和后级PSFB DC/DC变换器。前级AFE整流器采用双闭环控制，电压外环平方控制以AFE整流器直流侧电容电压平方为控制量，其线性关系增强了系统的抗干扰性；内环电流采用基于Lyapunov稳定性理论的模型参考自适应控制策略，模型参考自适应控制实时调整控制器参数，在系统参数摄动时也能实现对正弦信号的无静差跟踪，鲁棒性强；本发明能够显著提高系统的鲁棒性，提升系统的控制性能。

摘要： 本发明公开了一种模型参考自适应控制与双馈风机降阶模型相结合的建模仿真方法，具体包括：建立风机传动轴系模型，对双馈风机的传动轴系采用单质块模型进行建模，将风机吸收的风功率转化为机械转矩，并输入到双馈发电机转子的转轴上；通过忽略定子磁链和转子磁链变化建立一阶双馈发电机模型，将双馈发电机转子的转轴上的机械转矩转化为有功功率输出到电网；建立电网侧变流器控制模块，保持直流母线电压的稳定并实现交流侧功率因数的调节；建立转子侧变流器控制模块，加入针对电气参数摄动的模型参考自适应控制，控制双馈发电机有功功率稳定输出；将多台双馈风电机组并网并给定风速变化，得到大型风电场并网特性及多台风电机组之间的影响关系。

摘要： 本发明公开了一种基于模型参考自适应控制的车辆ISD悬架主动控制方法，该方法包含如下步骤：(1)建立悬架被控模型与参考模型；(2)定义被控模型与理想参考模型广义状态误差e；(3)改写系数矩阵；(4)自适应控制系统稳定性判定；(5)确定自适应律。本发明能使结构简单的被控ISD悬架系统跟踪复杂的理想ISD悬架模型的输出，提高悬架的综合性能。该方法为车辆ISD悬架设计及应用提供了一种新的研究思路与方向，尤其是对于可控ISD悬架的研究。

摘要： 本发明公开了一种基于模型参考自适应控制的舰载无人机自动着舰控制装置，属于航空飞行器控制技术领域。本发明装置包括：着舰指令与下滑基准轨迹生成模块，用于根据舰船与舰载无人机的相对位置和绝对位置信息，生成三维下滑基准轨迹信号和速度指令信号；模型参考自适应飞行控制模块，利用模型参考自适应控制算法生成舰载无人机的飞行控制信号，使得舰载无人机的实际飞行轨迹和速度跟踪着舰指令与下滑基准轨迹生成模块所生成的三维下滑基准轨迹信号和速度指令。该发明适用于固定翼有人舰载机和无人舰载机。相比现有技术，本发明不需要引导控制律的计算，控制着舰更准确，控制系统更简单，控制实时性好。

摘要： 本发明公开一种针对输入受限的模型参考双边界投影自适应控制方法，包括以下步骤：获取发动机的输入特性并设计参考模型；设计标准自适应更新律；将标准自适应更新律升级为投影自适应更新律；利用输入限制量建立控制参数投影域。本发明通过双边界投影算子实现输入受限情况下的控制器参数自适应更新，以解决传统模型参考自适应控制器在输入受限情况下参数漂移的问题。该方法中，利用输入限制量建立参数投影域的办法可适用于各类输入受限情况下的模型参考投影自适应控制器设计，对于不同的动力机械系统具有普遍适用性。

摘要： 本发明公开了无接触型悬浮抓取系统及其模型参考自适应控制方法，将磁悬浮支撑技术引入机器手抓取系统，使物体在悬浮绕组磁吸力作用和轴向、盘式电机驱动下实现两自由度的抓取和搬运物体。构建无接触悬浮抓取两自由度运动模型，将两自由度模型的干扰归结到单自由度，实现主被动的轴向水平气隙控制，采用模型参考自适应控制，选取严格线性无干扰的无接触悬浮抓取期望模型，对状态、输入增益及干扰项在线调整，对干扰项的调整解决了多自适应参数调节速度慢且过大的自适应增益造成的物体震荡问题，完成无接触型悬浮抓取的位置、速度和加速度控制。本发明将极大提升无接触型悬浮抓取系统的稳定性与适应多种工况的能力，促进系统在实际中广泛应用。