鲁棒控制

摘要： 讨论了关节摩擦力矩影响下,具有柔性铰关节的漂浮基空间机器人系统的动力学控制问题。设计了基于高斯基函数的小脑神经网络(CMAC)鲁棒控制器和摩擦力矩补偿器。用奇异摄动理论对系统的动力学模型进行快慢变子系统分解,针对快变子系统,设计力矩微分反馈控制器来抑制机械臂关节柔性引起的振动;对于慢变子系统,设计了基于自适应CMAC神经网络鲁棒控制器以实现系统参数不确定情况下的关节轨迹跟踪,并设计基于摩擦力上界的补偿器消除摩擦力矩影响。与传统的CMAC神经网络控制相比,该控制器能有效改善非线性关节摩擦引起的迟滞问题,具有快速准确跟踪期望轨迹的能力。运用Lyapunov稳定性理论证明了该控制器的稳定性,仿真结果证明该方法有效。

摘要： 针对电磁直线执行器控制性能要求高、控制参数设计周期长等问题,提出一种控制参数多目标优化设计方法。基于电磁直线执行器系统,设计了鲁棒控制器,选择控制器参数作为优化变量,以系统ITAE准则、正弦信号跟踪下的相移量、阶跃信号下的超调量作为优化目标,采用多目标粒子群优化算法(MOPSO)对控制参数进行优化,求解Pareto前沿,最后结合控制参数与控制系统性能的相关系数矩阵选择最终控制参数最优解。结果表明:控制参数优化后控制性能指标与优化前相比,电磁直线执行器控制系统中ITAE准则JITAE下降了约79.9%;阶跃信号下超调量σ下降了约95.2%;正弦跟踪下相移量S下降了约79.7%,验证了优化的有效性,可以满足电磁直线执行器控制性能要求,所提方法为伺服系统控制器中控制参数的优化设计提供了一定的理论参考基础。

摘要： 针对具有不确定性的机械臂系统的轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于Udwadia-Kalaba方程的鲁棒控制算法,可以在不引入拉格朗日乘子的情况下求解机械臂的关节约束力,该控制算法可抑制机械臂系统中不确定性的影响,并经过Lyapunov理论严格证明表明该控制算法能够保证系统的稳定性。为了验证该控制方法的有效性和鲁棒性,针对平面二自由度机械臂系统进行了仿真试验。仿真结果表明:在轨迹约束初始条件不相容的情况下,该控制算法能够克服系统不确定性的影响,控制机械臂跟踪期望轨迹精确运动。

摘要： 为了实现对数控机床永磁同步电机转速的高精度控制,考虑负载转矩扰动、电路和磁路扰动等因素,采用扩展滑模观测器设计了鲁棒控制方法。首先建立了带有复合干扰的永磁同步电机模型,然后将复合干扰作为扩展状态,设计了扩展滑模观测器,实现了对转速、转动加速度和复合干扰的精确估计,并进行了收敛性和稳定性分析,最后提出了一种新型滑模趋近律来克服抖振现象,实现了复合干扰下永磁同步电机的鲁棒控制。仿真结果表明:提出鲁棒控制方法的转速和加速度的最大跟踪误差分别仅为0.1 r/s和0.05 r/s_(2),设计扩展滑模观测器的转速和加速度的最大估计误差分别仅为0.08 r/s和0.04 r/s_(2),复合干扰估计误差仅为0.03 r/s_(2)。在测试实验中,提出方法对电机转速的最大跟踪误差仅为0.3 r/min,与其他方法相比具有更优的实用性,表现出了更快的响应速度和更高的控制精度。

摘要： 提出在优化过程中考虑H_(2)/H_(∞)范数权重来设计最优混合H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器的方法,并将其应用在含风电、光伏以及小水电三个分布式电源的微电网负荷频率控制上。在对所建立的微电网负荷频率控制器优化中以系统的频率波动平方积分最小作为最优化目标,并综合H_(2)/H_(∞)两个范数所表述的鲁棒性能,设计了具有最优的混合H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器。采用基于收缩系数的粒子群引力搜索算法(CPSOGSA)对反映系统H_(2)性能、H_(∞)性能的权重值以及输出鲁棒性能的有关加权矩阵进行选优,从而能够使得控制器在满足约束条件下达到最优。通过仿真验证可知,所提的方法对该微电网的负荷频率在外部扰动和系统内部参数扰动下具有更好的动态性能。

摘要： 构建含风电互联电网负荷频率鲁棒控制模型,降低负荷频率偏差与联络线功率偏差,提升鲁棒控制效果。通过构建含风电互联电网负荷频率模型,获取互联电网区域控制偏差;依据二维云PI控制器理论,构建负荷频率鲁棒控制模型;利用果蝇算法优化模型内的比例系数与积分系数,提升鲁棒控制效果;在模型内输入区域控制偏差与相邻时刻区域控制偏差变化率,输出频率偏差与联络线功率偏差控制量,完成负荷频率鲁棒控制。实验证明:在随机风力干扰下,该模型可有效鲁棒控制负荷频率,降低频率偏差与联络线功率偏差;在不同干扰与不同风电占比时,该模型的鲁棒控制负荷频率的鲁棒性能较优,且区域积分平方误差值较低,即鲁棒控制精度较高,同时该模型还具备较优的动态特性。

摘要： 针对双向AC/DC功率变换器在直流微电网母线电压稳定性方面的问题,文中提出了一种结合LESO和滑模理论的前馈鲁棒控制策略。通过建立直流微电网三相AC/DC双向功率变换器的动态数学模型,架构了三阶线性扩张状态观测器,并将三阶LESO的观测值用于滑模控制器的设计。该控制策略能够在不需要额外电流传感器的情况下实现前馈控制,并确保系统具有良好的动态性能。该策略还能够有效降低滑模控制的实现难度,提高系统的鲁棒性。仿真分析验证了文中所提控制策略的有效性。

摘要： 针对一种运载火箭并联式加注机器人的对接轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于系统多输入多输出模型的鲁棒控制策略。首先建立了包含并联机器人和液压驱动器动态特性的系统高阶多输入多输出模型。同时,将系统的建模误差、外部不确定性扰动等统一处理为系统的匹配与不匹配不确定,通过结合反步设计方法及合适的Lyapunov函数选择,给出了一种鲁棒控制器的完整设计方法,并证明了该控制器的稳定性。仿真分析表明,控制器具有良好的轨迹跟踪性能和抗干扰能力,能够满足加注对接任务需求。

摘要： 跨域小口径制导火箭滚转增益较高,传统的PID控制,抗干扰能力较差,表现为滚转角响应较长时间内脱离滚转指令而滚转舵偏又很小。针对上述问题,提出了一种基于线性扩展状态观测器的鲁棒滚转角控制方法。通过线性扩展状态观测器,对被控对象的建模误差、内部和外部扰动进行实时估计并动态补偿,补偿后的被控对象转换为串联积分环节。综合考虑舵机二阶动力学模型和线性扩展状态观测器的迟滞效应进行频域设计,在扰动补偿回路中增加校正网络,提高稳定裕度。数值仿真表明,该方法可有效抑制滚转扰动力矩的影响,进而提高滚转控制的鲁棒性。

摘要： 为了实现高精度的鲁棒自适应巡航控制(ACC),提出基于数据驱动的鲁棒反步自适应巡航控制算法.利用反步技术设计虚拟控制器,将车辆间距控制转化为速度控制,避免速度相关型间距策略带来的间距与速度控制耦合;构建基于数据的耦合滑模面并设计状态观测器,补偿车辆复杂的非线性动力学特性、离散误差及外部干扰,提升控制算法的鲁棒性;利用反馈控制及鲁棒控制技术设计数据驱动的ACC鲁棒控制算法;分别选取固定时间间距、变时间间距策略,利用所提ACC算法及基于比例积分(PI)的ACC算法进行车辆自适应巡航控制对比仿真验证.对比实验结果表明,所提算法在控制精度、鲁棒性方面具有优越性.

摘要： 以一种新型无人飞行器为主要研究对象,建立了无人飞行器的运动模型,并设计了一种基于H∞混合灵敏度鲁棒控制理论的控制器对其进行姿态控制,使该无人飞行器姿态控制系统具有较好的鲁棒性能和干扰抑制能力,能够适应各种不确定性,对所建的模型进行了数学仿真和半实物仿真实验,结果表明,所设计的控制器在参数摄动时阶跃响应调节时间短,鲁棒性好.研究结果为解决无人飞行器运动中的复杂干扰问题提供了理论依据和参考方法.

摘要： 针对高阶柔性直线系统的跟踪控制,设计了将自适应GBF-CMAC神经网络与鲁棒控制相结合的控制系统.首先,将跟踪控制问题转化为标准的鲁棒控制问题,再将之转化为一类凸优化问题.然后,利用符号距离和参数自适应律设计了自适应GBF-CMAC神经网络,并且将设计的鲁棒控制器与自适应GBF-CMAC神经网络相结合,构成自适应神经网络鲁棒控制器.实验结果表明所设计的控制器不仅具有较快的响应速度,较短的收敛时间和较好的跟踪精度,而且对于输入端扰动表现出较强的抗干扰能力.

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： 燃料电池系统部件的设计和制造后,影响燃料电池系统性能和长期的耐用性的主要因素是燃料电池的运行状况.燃料电池有三个主要的控制子系统,即反应物供应系统,水管理系统和热管理系统.本文中提出一种基于鲁棒控制的供气控制方案系统,应用H-无穷方法设计控制器架构,以最小化氧气供给的期望值和实际值.通过燃料电池试验,验证该鲁棒控制策略的效果.

摘要： 在超燃冲压发动机飞行过程中,控制系统要承担起改变发动机内部燃烧状态、控制发动机推力和施加保护控制的任务。而国际上仅有的几次飞行试验也暴露出一些重要问题,如NASA/CIAM联合高超声速飞行试验没有实现预定的燃烧模态转换,同时又出现了进气道起动状态的误判等问题,X-51A前三次飞行也多次出现进气道不起动问题。从这个视角来看,需要重视超燃冲压发动机控制问题的研究,尤其是超燃冲压发动机自主飞行时面临的发动机对象不确定性需要采取鲁棒控制思想和控制方法,才有可能避免发动机自主飞行过程中出现危险模式,保证发动机安全可靠运行。本文重点从超燃冲压发动机主回路控制、进气系统保护控制和飞推一体化控制三个视角阐述对象的不确定性及可能采取的干扰抑制措施和方法,为后续超燃冲压发动机鲁棒控制方面的研究提供支撑。

摘要： 针对不确定环境下一类具有回收、再制造、再分销的闭环供应链系统,考虑再制造产品与新产品市场需求差异性和互补性,构建了制造/再制造产品的横向交互库存补货模型,并应用鲁棒控制理论和线性矩阵不等式算法对闭环供应链系统的交互库存补货策略进行研究.仿真分析表明:通过鲁棒优化控制,在随机需求波动情况下,系统库存和订货都能在较短时间内趋于平稳,并能抑制牛鞭效应;在新产品市场需求波动较大时,通过再制造产品的应急补货,可以避免新产品库存和新产品订货量的大幅度波动.

摘要： 全向移动康复训练机器人在辅助患者进行康复运动的过程中,由于患者运动情况变化会导致机器人的运动轨迹偏离预定的训练轨道,针对这种情况,本文提出提出一种鲁棒控制策略.研究主要包括两个方面的内容:在康复训练的过程中,对全向移动康复训练机器人进行动态建模.提出一种鲁棒控制策略来消除患者运动状态变化对全向移动康复训练机器人偏离目标轨道的影响.利用MATLAB软件对康复训练过程中的轨迹跟踪进行仿真研究,仿真结果表明本文提出的鲁棒控制策略能很好地解决上述问题.

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： 全自动水产养殖作业船的航线通常由一系列转向点构成,转向点之间为可近似为直线的恒向线,并且以定常或者近乎定常的速度执行长距离的直线航迹航行任务最为常见.本文将预测控制应用到全自动水产养殖作业船的直线航迹跟踪中,提出了一种基于多胞模型的鲁棒预测控制解决作业船固有的输入饱和约束和欠驱动性.首先针对直线航迹跟踪的欠驱动非线性模型,进行鲁棒多胞系统建模,简化了航迹跟踪误差模型的复杂度;然后基于混合H2/H∞指标,提出鲁棒预测控制设计方法,将输入约束、控制性能指标转化为LMI(线性矩阵不等式)凸优化,有效抑制投饵机投饵料产生的时变干扰,具有较好的控制性能,并且满足明轮输入约束.最后,通过仿真和试验验证了所提航迹跟踪算法的有效性.试验结果表明:传统的PID控制其在转弯与直行时偏离航道的平均误差分别为0.72m和0.53m,不能保证转弯和直线保持的系统动力学参数变化的鲁棒性,也不能有效克服投饵机产生的时变干扰.而鲁棒预测控制的航迹跟踪控制精度得到了全面的改善,其在转弯与直行时偏离航道的平均误差分别为0.40m和0.045m,并且明轮的输入控制角满足约束.

摘要： 全自动水产养殖作业船的航线通常由一系列转向点构成,转向点之间为可近似为直线的恒向线,并且以定常或者近乎定常的速度执行长距离的直线航迹航行任务最为常见.本文将预测控制应用到全自动水产养殖作业船的直线航迹跟踪中,提出了一种基于多胞模型的鲁棒预测控制解决作业船固有的输入饱和约束和欠驱动性.首先针对直线航迹跟踪的欠驱动非线性模型,进行鲁棒多胞系统建模,简化了航迹跟踪误差模型的复杂度;然后基于混合H2/H∞指标,提出鲁棒预测控制设计方法,将输入约束、控制性能指标转化为LMI(线性矩阵不等式)凸优化,有效抑制投饵机投饵料产生的时变干扰,具有较好的控制性能,并且满足明轮输入约束.最后,通过仿真和试验验证了所提航迹跟踪算法的有效性.试验结果表明:传统的PID控制其在转弯与直行时偏离航道的平均误差分别为0.72m和0.53m,不能保证转弯和直线保持的系统动力学参数变化的鲁棒性,也不能有效克服投饵机产生的时变干扰.而鲁棒预测控制的航迹跟踪控制精度得到了全面的改善,其在转弯与直行时偏离航道的平均误差分别为0.40m和0.045m,并且明轮的输入控制角满足约束.

摘要： 一种基于鲁棒控制的超导储能改进V/f电压控制方法。该方法首先将由电压互感器测得的电网电压信号和参考电压信号进行αβ变换，然后将它们的差值作为鲁棒控制器和准比例谐振控制器的输入，经鲁棒控制器和准比例谐振控制器调节后，将其输出信号相加，而后进行αβ反变换，基于反变换信号实现对超导储能电压的调节。本发明所述控制方法结合了鲁棒控制和准比例谐振控制的优点，具有良好的抗干扰能力和动态跟踪性能，使超导储能在应对负荷突变时能够表现出优异的鲁棒性。

摘要： 本发明公开了一种基于滑模自适应鲁棒控制的立式物料传送装置控制方法，包括以下步骤：构造立式物料传送装置的数学模型；规划立式物料传送装置的期望运动轨迹；构造滑模自适应鲁棒控制系统；构建立式物料传送装置控制律，结合滑模自适应鲁棒控制系统即可实现对立式物料传送装置位置的控制。该方法以滑模控制器为基础，为立式物料传送装置中存在的未知参数设计了合理的自适应控制律以补偿由于模型的不确性对控制系统所带来的影响。此外本发明还为传统滑模控制器中的鲁棒项系数设计了自适应控制律，不仅保证了传统滑模控制系统的鲁棒性而且降低了其抖振，进一步改善了控制系统的性能，实现对存在参数摄动的立式物料传送装置较高精度的位置控制。

摘要： 本发明提供的一种统一潮流控制器的全局连续有限时间鲁棒控制系统包括测量模块、信号处理模块、状态空间变换模块、中央控制模块、状态空间逆变换模块、电压源换流器脉宽调制模块、UPFC模块，所述测量模块依次与信号处理模块、状态空间变换模块连接，所述中央控制模块输入端与状态空间变换模块输出端连接，中央控制模块输出端分别与状态空间变换模块输入端、状态空间逆变换模块输入端连接，所述状态空间逆变换模块输入端分别与中央控制模块输出端、状态空间变换模块输出端连接，状态空间逆变换模块输出端依次与电压源换流器脉宽调制模块、UPFC模块连接，本系统把状态空间变换模块和中央控制模块组成一个闭环结构，提高了系统的抗干扰能力和控制效果。

摘要： 本发明提供了一种无人机姿态的鲁棒控制方法和实现该方法的鲁棒控制器，该方法包括如下步骤：建立无人机的二阶系统数学模型；建立一种非奇异终端滑模观测器，同时提出一种滑模控制器；建立一种干扰观测器，同时提出一种干扰控制器。所述鲁棒控制器包括用以观测和控制无人机状态及匹配性干扰情况的非奇异终端滑模观测器与滑模控制器，以及用以观测和控制无人机状态及不匹配性干扰情况的干扰观测器与干扰控制器。本发明的方法能够在两类干扰存在的情况下，实现对四旋翼无人机系统状态的观测，并且对两类干扰进行补偿，使无人机系统达到稳定的状态，达到了四旋翼无人机系统对姿态控制所期望要求的控制目标。

摘要： 本发明公开了一种基于鲁棒控制与导纳控制结合的下肢康复机器人的控制方法，通过对传统的导纳控制中添加鲁棒控制器，能够使得整体控制系统兼具导纳控制的柔顺性以及鲁棒控制的抗干扰性，另外还考虑到系统摩擦以及鲁棒控制的抖动影响，对其进行补偿抵消，整体提高控制精度。

摘要： 本发明提供一种基于鲁棒控制的风电机组气动不平衡载荷控制方法，该方法包括：获取待测量机舱的主轴载荷测量量；将机舱的主轴载荷测量采用机舱坐标变换，转化为鲁棒独立变桨控制器的有效输入；确立风电机组气动不平衡的乘积摄动模型；计算鲁棒独立变桨控制器；采用机舱坐标逆变换得到风电机组控制系统的输入桨距角。本发明采用基于机舱的弯矩测量量作为控制器的反馈输入，解决在旋转部件中安装传感器的问题，使控制柜和传感器都位于机舱内部；所提出控制策略仍在Coleman变换的基础上进行，仅使用一个控制器完成气动不平衡控制；采用多输入多输出和强鲁棒性的鲁棒独立变桨控制策略，解决了传统控制器的不完全解耦和系统非线性问题。

摘要： 本发明公开了一种基于双模控制的光轴稳定高鲁棒控制方法，先对陀螺数据和角度数据采集，然后使用陀螺积分+轴系速率环控制架构，通过轴系速率环采集角度数据，进行速度闭环控制，通过陀螺积分位置环采集陀螺数据并进行实时积分，然后将陀螺积分作为稳定控制器的输入进行陀螺稳定闭环，解算轴系速度控制指令经稳定控制器解算得到轴系转速指令，使用基于跟踪误差的自抗扰+PI双模控制算法，在接近过顶时通过增大滤波系数而加强系统的稳定性，进而实现光轴在方位俯仰范围内的各处稳定控制。现有技术相比，本发明在低信噪比、高扰动、系统状态急剧变化场合下，在保证鲁棒性的前提下，对系统稳定控制精度进行了极大程度的提升。

摘要： 本发明公开了一种基于滑模及鲁棒控制的热风炉均压控制方法及系统。所述方法包括：基于热风炉的运行参数创建控制模型；所述控制模型包括控制量、被控制量、状态量及误差项；基于所述状态量的跟踪误差创建滑模面及切换函数；基于所述控制量及所述状态量创建控制律及Lyapunov函数，并在所述控制律中引入了鲁棒加权项us＝‑ηsgn(z)，其中η为加权系数，z为滑模面；通过所述切换函数对所述状态量被驱动至所述滑模面，通过所述控制律求解所述控制量；并将在所述滑模面上运动的状态量及求得的控制量代入所述控制模型以输出被控制量。本发明在进行热风炉均压控制可有效改善原有滑模控制时存在的大惯性问题，从而提高均压控制的实际价值，及高炉炼钢的出钢质量。

摘要： 本发明提供一种基于异构标识的多模态网络高鲁棒控制方法、控制器及系统。该方法包括：接收业务发起端发送的业务请求；根据业务请求在标识库中查找可用网络标识并形成可用标识列表，并计算每个网络标识传输完成业务请求所需要的理论网络资源；收集当前时刻的实际网络资源状态，结合每个网络标识所需要的理论网络资源以及业务请求选取

摘要： 本发明公开了一种气液混合式快速起竖闭环控制系统，该系统包括气液混合式快速起竖液压系统、DSP控制器、驱动器、总线耦合器、编码器、上位机，具有快速起竖、闭环反馈控制、蓄能器充液、蓄能器冲击保护、限位保护、上位机操作及数据存储功能。设计鲁棒控制策略，调节伺服电机转速直接驱动液压泵输出流量，提高起竖过程的闭环控制精度，该方法是针对如下问题提出的：传统起竖系统多为阀控液压系统且开环控制，系统的未知干扰没有在传统起竖过程中抑制，系统鲁棒性较差，而蓄能器加电控泵系统具有满足瞬时超大功率的能量需求的优势，并提出鲁棒控制方法有效可很好的解决以上问题。本发明保证了起竖过程的平稳性、可靠性，提高了起竖角度跟踪精准性。