非线性控制

摘要： 针对悬臂式掘进机截割头位置控制问题,建立掘进机截割部系统非线性模型。分析截割部回转比例阀控双缸液压系统和升降比例阀控双缸同步液压系统的压力、流量特性,结合回转和升降机械系统的运动学和动力学分析,建立截割部系统非线性数学模型。在MATLAB/Simulink环境构建截割部系统仿真模型,对掘进机典型截割工况进行仿真。仿真结果表明:悬臂的回转角度与升降角度能够很好地跟踪目标角度,且模型能反映截割部系统各参数的变化情况,为后续掘进机截割头的精确定位及掘进机的自动截割提供了理论基础。

摘要： 阐述对非线性系统建模设计是十分关键的。建立一个通用的且控制精度高的非线性系统模型,可以为实际生产过程提供理论基础。传统的PID控制算法的数学模型已经得到了广泛的使用,但是也暴露出诸如稳定性差、精度不够高等许多局限性。基于当前困难,提出了利用径向基神经网络改进传统的PID控制算法,实现更高稳定性和更高精度的目的。2个实验案例的分析表明,结合了RBF的PID控制器网络更具有逼近真实信号输入的能力,同时还满足在经典U模型上的非线性控制。

摘要： 为提高液压马达驱动工作轴速度控制的有效性,提出一种用于液压马达驱动工作轴速度控制的模糊自整定方法。在分析液压马达驱动工作轴速度控制系统结构的基础上,对速度控制进行数学建模。利用工作轴的转角,建立工作轴的力矩方程;通过滑轮不同侧的皮带拉力,求取液压马达转子的力矩方程;采用马达转子的位移,计算流经液压马达的流量,进而得出速度控制系统的状态方程。以神经网络为基础,将系统的速度误差及误差的变化率作为神经网络的输入信号,设计神经网络隶属函数层模糊规则,求取隶属函数层节点的输出信号,进而实现对液压马达驱动工作轴速度的模糊自整定控制。利用所提方法和PID方法对目标速度进行追踪测试。结果表明:所提方法比PID方法的追踪准确度高9.12%,验证所提方法对液压马达驱动工作轴的速度控制的有效性。

摘要： 飞机的刹车过程存在较强的非线性,目前广泛应用的速度差加压力偏调式(PBM)控制律难以实现对飞机刹车的高性能控制.本文提出了一种考虑飞机刹车过程中非线性因素的滑模控制律.首先建立考虑轮胎跑道非线性和刹车盘摩擦系数非线性的的飞机防滑刹车系统非线性模型,然后设计了滑模观测器对飞机速度进行估计,并在此基础上设计了一种滑模变结构控制律,最后基于模糊理论对滑模控制律进行优化,从而抑制控制器的抖振.仿真结果表明,基于模糊指数趋近律的滑模变结构控制律控制效果优于传统“PD+PBM”控制律,抑制控制器输出抖振效果良好,能够很好的适应刹车过程中的复杂非线性因素,刹车效率高,控制方法合理有效.

摘要： 海洋环境具有复杂多变的特点,舰船在海面上航行时,会受到风浪的干扰,由此会对舰船的航向保持带来一定程度的影响。为使舰船能够始终保持稳定的航行状态,并按照既定的航向前进,从而顺利抵达目的地,需要对舰船的航向进行有效的控制。舰船的航向具有非线性特征,采用常规的线性控制系统无法达到预期中的控制效果,基于此,可在充分考虑风浪干扰的前提下,依托非线性系统的构造特点,研制开发舰船航向保持自动控制器,以此来实现控制航向的目标。

摘要： 针对居民复杂用电场景下电压、电流波形动态快速变化的特点,提出一种基于改进型单周期控制的半桥功率放大器。给出半桥功率放大器的稳态工作模态,分析改进型单周期控制器的电路构成和工作原理;新增1组积分电路,以2组积分电路交替工作的方式来解决积分电容非理想放电的问题;使用PSIM软件对功率放大器的稳态特性和动态响应进行仿真,并在样机上量测部分实验波形。以家用空调和电水壶为例,对比其电压、电流波形回放数据与原始数据,差异度均不超过±0.5%。实验结果表明,该功率放大器动态响应快,电路结构简单,并且具有较好的波形回放效果。

摘要： 针对数字式电液作动器的位置控制展开研究,提出了一种基于模型的算法,能够实时地对数字式电液作动器系统的状态进行预测,并根据预测的状态完成位置控制。在脉冲宽度调制(PWM)和脉冲数量调制(PNM)的基础上,改进了数字阀系统的控制方法,建立了完整的数字式电液作动器系统模型,并通过软件联合仿真得到了作动器的控制结果。最终结果表明:采用基于模型的算法,能够使得作动器的追踪精度达到0.5mm。与传统方法相比,该方法逻辑简单,可行性强,控制效果较好。

摘要： 在功率因数校正器(PFC)中使用快速电压控制时,直流侧纹波会引起并网电流谐波。针对这个问题,提出了一种在功率因数校正器中可减少快速电压闭环谐波含量的新型直流电压非线性PI控制策略。新控制策略基于Takagi-Sugeno型非线性模糊模型结合PI调节器实现,其优势在于既可以在系统稳态工作期间保持低谐波含量,又可在从负载动态中快速恢复。利用3 kW单相PFC样机测试平台开展了新方案和传统线性PI控制方案的对比实验,测试结果表明,新型非线性PI控制器在稍微提高算法复杂度的基础上即可大量降低电流谐波,并具有较快的动态响应。

摘要： 针对阀控非对称液压缸理论和应用研究不足的问题,进行自适应非线性控制算法研究。推导阀控非对称液压缸的非线性理论模型,并利用反步法设计控制系统,再通过功率键合图建立阀控非对称液压缸的仿真模型,验证控制算法具有正确性。最后,对所提出的自适应控制算法进行仿真验证,给出自适应反步控制算法的参数整定方法。结果表明,系统参数能够呈现出良好的自适应动态过程,将该算法应用于具有典型非线性特性的液压伺服系统,可以获得良好的控制效果。

摘要： 针对磁悬浮球系统存在的非线性、不确定性和外界干扰问题,为使系统输出在跟踪期望位置轨迹变化时具有良好的动态品质,设计了三步非线性控制器.该控制器由类稳态控制、可变参考前馈控制和误差反馈控制组成,按固定顺序分步骤推导完成.三步非线性控制器推导过程简单明确,所获得的控制律结构层次清晰,并且避免了高阶非线性带来的多次微分问题.仿真实验结果表明,三步非线性控制器的跟踪速度快、超调量小、跟踪效果好,不存在抖振现象.

摘要： 本文在定子电流矢量同步坐标系下构建了新的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)数学模型,并基于该模型提出了一种以定子电流幅值及转矩角为控制变量的非线性控制方法.利用输入输出线性化设计可实现定子电流跟踪的线性解耦控制器,在此基础上增加滑模控制规律以提高参数摄动时控制系统的鲁棒性,并通过Lyapunov稳定性理论设计了该非连续性控制规律的增益参数.仿真和试验结果表明该控制策略能有效改善电机运行中的功率因数及转矩动态响应速度,并且具有良好的鲁棒性.

摘要： 对于单相两级式光伏并网系统,传统的控制方法是采用直流侧电压外环、网侧电流内环的双环控制策略.但该方法在光伏电池输入功率骤变时,存在响应滞后、系统稳定性较差的缺点.针对这些缺陷,本文提出了一种新的非线性控制方法,该方法基于光伏电池、变压器和逆变器的非线性特性而提出的后推法.其可以克服传统控制方法的这一缺点,且硬件简单,算法更简洁、易于实现.通过matlab仿真平台对其进行实验验证,证实其可以达到了预期的效果,具有很好的实用性.

摘要： 基于飞行模拟器六自由度运动平台的动力学模型设计了运动平台关于任务空间的一种适用于大范围，非线性，变负载的自适应非线性控制器，其控制目标是在保证六自由度平台闭环系统的全局稳定和位姿跟踪收敛的前提下实现平台快速运动时六缸运动的协调一致性。首先，运用李雅普诺夫理论构造了该控制器并证明其可行性；其次，运用MATLAB/Simulink对六自由度运动平台的自适应非线性控制进行了计算机仿真；然后，利用快速控制原型技术，基于 Real-Time eXtension (RTX) for Windows在Windows2000下实现某飞行模拟器六自由度运动平台的自适应非线性实时控制。实验数据分析知：使用该控制器后，不仅有效地改善了六自由度运动平台的动静态品质，而且达到了平台快速运动时六缸运动协调一致的目的，提高了飞行模拟器的动感逼真度。

摘要： 近年来,分布式光-储发电系统正在迅速发展,储能跟踪源-网侧功率指令的能力成为研究热点.首先建立储能系统中非隔离型双向DC-DC变换器在电流连续模式下的仿射非线性模型,并引入电压跟踪参数,得到大信号建模下的非线性状态空间描述;然后,依据状态反馈线性化条件,建立虚拟输出,利用非线性变换映射非线性空间至线性空间,并分析线性空间内二阶经典控制系统的参数对系统性能影响,计算状态反馈系数,完成控制器设计;最后,经数字仿真及实验,证明了所提控制方法可准确、快速地实现功率指令跟踪功能,在电压扰动、负载突变及系统参数不准确等情况下具有强鲁棒性,是正确、有效的.

摘要： 针对小天体软着陆过程中的控制问题,以非线性系统自学习最优控制算法为基础,提出了一种将最优理论和非线性神经元控制相结合的控制制导方案.其主要内容是,由软着陆约束的条件规划标称的着陆轨迹,然后给出一种基于人工神经元网络的非线性最优控制策略,使被控系统能通过神经网络对非线性的映射能力实现某种最优的非线性控制.最后给出的仿真结果验证了该控制策略的可行性和有效性.

摘要： 高超声速飞行器机体/发动机/结构动态耦合特性使得其数学模型异常复杂且具有非最小相位特性,阻碍了非线性控制方法的应用.为了解决模型形式与控制方法之间的矛盾,面向控制建模技术逐步兴起并得到了发展.从非线性控制器设计需求分析入手,分析了带有机体/发动机/结构动态耦合特性典型高超声速飞行器数学模型中的非最小相位特性.在掌握模型内在耦合关系以及影响非线性控制器设计具体原因的基础上,介绍并分析了面向控制建模技术.在已有面向控制建模技术的基础上,以实现高精度、高可靠性控制器设计为目标,给出了面向控制建模工作发展前景展望.

摘要： 在永磁同步电机控制系统中,一方面,外部扰动不可预估,内部参数时常变化;另一方面,永磁同步电机控制系统在弱磁区由于非线性和开关频率的影响,系统的动态性能以及鲁棒性均大大降低,本文提出一种运用在弱磁区的模型补偿式自抗扰控制器,将所有系统的非线性因素均归为系统的扰动,构建扩张状态观测器对其进行观测和补偿;且为了提升扩张状态观测器对扰动观测的精准性,对观测器进行了模型的补偿.仿真表明该自抗扰控制方法不仅能够提高系统在弱磁区的响应速度,并且无超调,还能有效的抑制外部扰动和内部参数变化带来的影响.

摘要： 在永磁同步电机控制系统中,一方面,外部扰动不可预估,内部参数时常变化;另一方面,永磁同步电机控制系统在弱磁区由于非线性和开关频率的影响,系统的动态性能以及鲁棒性均大大降低,本文提出一种运用在弱磁区的模型补偿式自抗扰控制器,将所有系统的非线性因素均归为系统的扰动,构建扩张状态观测器对其进行观测和补偿;且为了提升扩张状态观测器对扰动观测的精准性,对观测器进行了模型的补偿.仿真表明该自抗扰控制方法不仅能够提高系统在弱磁区的响应速度,并且无超调,还能有效的抑制外部扰动和内部参数变化带来的影响.

摘要： 在永磁同步电机控制系统中,一方面,外部扰动不可预估,内部参数时常变化;另一方面,永磁同步电机控制系统在弱磁区由于非线性和开关频率的影响,系统的动态性能以及鲁棒性均大大降低,本文提出一种运用在弱磁区的模型补偿式自抗扰控制器,将所有系统的非线性因素均归为系统的扰动,构建扩张状态观测器对其进行观测和补偿;且为了提升扩张状态观测器对扰动观测的精准性,对观测器进行了模型的补偿.仿真表明该自抗扰控制方法不仅能够提高系统在弱磁区的响应速度,并且无超调,还能有效的抑制外部扰动和内部参数变化带来的影响.

摘要： 在永磁同步电机控制系统中,一方面,外部扰动不可预估,内部参数时常变化;另一方面,永磁同步电机控制系统在弱磁区由于非线性和开关频率的影响,系统的动态性能以及鲁棒性均大大降低,本文提出一种运用在弱磁区的模型补偿式自抗扰控制器,将所有系统的非线性因素均归为系统的扰动,构建扩张状态观测器对其进行观测和补偿;且为了提升扩张状态观测器对扰动观测的精准性,对观测器进行了模型的补偿.仿真表明该自抗扰控制方法不仅能够提高系统在弱磁区的响应速度,并且无超调,还能有效的抑制外部扰动和内部参数变化带来的影响.

摘要： 本发明公开了一种缓和过渡非线性刚度牵引节点及其控制非线性刚度方法，其牵引节点包括金属芯轴、金属外套和橡胶弹性体，金属芯轴包括轴体和凸缘，金属芯轴的凸缘为一底面为平行四边形的棱柱，平行四边形棱柱的四个棱角呈两两相互垂直的状态，其分别处于空向上和实向上，且沿空向上和实向上的平行四边形棱柱的相对的棱角均设置为圆棱角；沿空向在金属外套的内壁上设置有关于金属外套轴线对称的空向凹槽，空向凹槽包括弧形空向凹槽底边和两侧的空向凹槽直边。本发明的牵引节点具有明显的径向刚度非线性特性和非线性刚度缓和过渡特性；本发明的刚度控制方法能进一步保证机车车辆具备更高的运行速度以及更佳的乘坐舒适性。

摘要： 控制系统包括一个非线性Δ∑调节器，而此非线性Δ∑调节器包括一个非线性过程模型，用于模拟诸如非线性设备等信号处理系统中的非线性过程。该非线性Δ∑调节器包括一个反馈模型，用于模拟受控的非线性过程，并且便于进行频谱整形，将噪声移出非线性过程响应信号的频谱范围内的基本频带。在至少一个实施例中，该非线性Δ∑调节器属于控制系统的一部分，该控制系统控制开关功率转换器的功率因数校正和输出电压。该控制系统对控制功率因数校正和输出电压水平的控制信号的脉冲宽度和周期进行控制。在至少一个实施例中，该该非线性Δ∑调节器产生一个信号，对该控制信号的脉冲宽度进行控制。

摘要： 本发明揭示了一种基于石墨烯非线性超表面进行波前控制的非线性元器件，所述非线性元器件包括若干周期性分布的超构光栅，所述超构光栅包括金属基体，金属基体上设有若干周期性分布的凹槽，凹槽内填充有介质层，所述介质层上覆盖有周期性分布的石墨烯带，石墨烯带上分别施加有独立的电压以控制石墨烯带的化学势，进而实现非线性相位梯度。本发明在太赫兹域中基于石墨烯的非线性相位梯度超表面，提供了一种用于非线性波前控制的改进衍射定律，该定律能够突破NGSL的限制进行非线性波前控制；通过施加的电压合理调整石墨烯的化学势，实现了对非线性波的多功能控制，包括回射和光束控制等，从而实现非线性元器件的设计。

摘要： 本发明提供了一种微控制器模数转换器微分非线性和积分非线性的测试方法，包括以下步骤：S1：信号发生器产生预设频率的正弦波作为测试信号；S2：微控制器采用预设速率的模数转换采样频率对所述测试信号进行采样；S3：所述微控制器采用串口进行采样数据的发送；S4：计算机端接收所述采样数据并保存成文件；S5：计算机采用码密度直方图法分析所述文件的数据得到测试结果。本发明可以用低成本、便捷的方式，在微控制器只有低速输入输出接口的情况下，完成内置模数转换器的重要参数微分非线性和积分非线性的性能测试。

摘要： 本发明公开了一种缓和过渡非线性刚度牵引节点及其控制非线性刚度方法，其牵引节点包括金属芯轴、金属外套和橡胶弹性体，金属芯轴包括轴体和凸缘，金属芯轴的凸缘为一底面为平行四边形的棱柱，平行四边形棱柱的四个棱角呈两两相互垂直的状态，其分别处于空向上和实向上，且沿空向上和实向上的平行四边形棱柱的相对的棱角均设置为圆棱角；沿空向在金属外套的内壁上设置有关于金属外套轴线对称的空向凹槽，空向凹槽包括弧形空向凹槽底边和两侧的空向凹槽直边。本发明的牵引节点具有明显的径向刚度非线性特性和非线性刚度缓和过渡特性；本发明的刚度控制方法能进一步保证机车车辆具备更高的运行速度以及更佳的乘坐舒适性。

摘要： 本发明公开了一种缓和过渡非线性刚度牵引节点及其控制非线性刚度方法，其牵引节点包括金属芯轴、金属外套和橡胶弹性体，金属芯轴包括轴体和凸缘，金属芯轴的凸缘为一底面为平行四边形的棱柱，平行四边形棱柱的四个棱角呈两两相互垂直的状态，其分别处于空向上和实向上，且沿空向上和实向上的平行四边形棱柱的相对的棱角均设置为圆棱角；沿空向在金属外套的内壁上设置有关于金属外套轴线对称的空向凹槽，空向凹槽包括弧形空向凹槽底边和两侧的空向凹槽直边。本发明的牵引节点具有明显的径向刚度非线性特性和非线性刚度缓和过渡特性，解决了牵引节点椭圆现象；本发明的刚度控制方法能进一步保证机车车辆具备更高的运行速度以及更佳的乘坐舒适性。

摘要： 本实用新型揭示了一种基于石墨烯非线性超表面进行波前控制的非线性元器件，所述非线性元器件包括若干周期性分布的超构光栅，所述超构光栅包括金属基体，金属基体上设有若干周期性分布的凹槽，凹槽内填充有介质层，所述介质层上覆盖有周期性分布的石墨烯带，石墨烯带上分别施加有独立的电压以控制石墨烯带的化学势，进而实现非线性相位梯度。本实用新型在太赫兹域中基于石墨烯的非线性相位梯度超表面，提供了一种用于非线性波前控制的改进衍射定律，该定律能够突破NGSL的限制进行非线性波前控制；通过施加的电压合理调整石墨烯的化学势，实现了对非线性波的多功能控制，包括回射和光束控制等，从而实现非线性元器件的设计。

摘要： 一种基于CFB非线性模型的分散非线性控制方法和系统，获取预先建立的循环流化床机组非线性模型的非线性映射关系的参数，对控制参数进行求逆处理，将所述循环流化床机组非线性模型变换成循环流化床机组线性模型；通过控制燃料总量控制所述循环流化床机组线性模型输出待控制设备的主蒸汽压力，通过控制阀门开度控制所述循环流化床机组线性模型输出待控制设备的发电机输出功率。通过对控制参数给予求逆，以达到线性化的效果，使得控制更为简单，控制性能更好，采用燃料总量控制主蒸汽压力和阀门开度控制发电机输出功率的控制方式，能够对待控制分别进行控制，使得控制效果更加好。

摘要： 本发明公开了一种针对四旋翼无人机非线性模型的基于反步和滑模控制技术的非线性鲁棒控制器的设计方法。首先，针对四旋翼无人机的姿态角系统设计常速趋近律的滑模控制器，确保姿态角的快速跟踪性能。然后，为实现四旋翼无人机空间位置的轨迹跟踪能力，依照反步控制思想逐步构造滑模面和虚拟控制量来实现系统内核到外层的非线性控制律设计和系统稳定设计。在得到相关的虚拟控制量方程之后，通过算术逆运算求解方程来获取姿态角的期望轨迹值，然后利用常速滑模趋近律的设计方法来确定四旋翼无人机系统的最终输入控制律。本发明的方法利用了滑模控制对模型不确定性和外界干扰的不敏感性特点，可以实现干扰下的非线性四旋翼无人机的鲁棒轨迹跟踪控制。

摘要： 一种基于CFB非线性模型的分散非线性控制方法和系统，获取预先建立的循环流化床机组非线性模型的非线性映射关系的参数，对控制参数进行求逆处理，将所述循环流化床机组非线性模型变换成循环流化床机组线性模型；通过控制燃料总量控制所述循环流化床机组线性模型输出待控制设备的主蒸汽压力，通过控制阀门开度控制所述循环流化床机组线性模型输出待控制设备的发电机输出功率。通过对控制参数给予求逆，以达到线性化的效果，使得控制更为简单，控制性能更好，采用燃料总量控制主蒸汽压力和阀门开度控制发电机输出功率的控制方式，能够对待控制分别进行控制，使得控制效果更加好。