反演控制

摘要： 重绕分切是隔膜材料应用中的一个重要的工艺过程。为提高产品的质量和生产效率,以锂电池隔膜分切机中的放卷张力控制为研究对象,提出一种混合串级控制方案。考虑到张力滞后于速度,张力外环利用模型预测控制的优点,通过滚动优化,得到速度内环的给定值;速度内环通过反演控制律实现速度的自动跟踪,以达到稳定张力的目的。建立了张力及多轴驱动的动力学模型,基于模型设计了放卷张力的两级控制器;针对系统的扰动及建模不准等因素,设计了实时的干扰观测器对控制器进行补偿。仿真结果表明,提出的混合串级控制系统能够很好地适应隔膜分切机不同工况下的控制要求,具有很好的有效性和可靠性。在实际生产和相关控制研究中有一定借鉴意义。

摘要： 针对传统反演控制在模型不确定性因素下的性能不佳问题,提出了一种基于高增益扰动观测器的反演控制方法。以一个三变量非线性系统为例,首先,仅在系统输入输出和阶数已知的情况下,通过扩张一个虚拟状态代替系统扰动项,基于高增益扰动观测器逐次逆序设计观测状态,以包含每一阶子系统的未知非线性项;其次,基于反演控制设计每阶子系统的虚拟控制器和实际控制器;最后,通过实际系统仿真,结果验证了控制设计的可行性和有效性。

摘要： 考虑到机械手作业过程中的时变性和不确定性,针对多关节机械手模型模糊、干扰未知的问题,提出了一种基于区间二型顺序模糊神经网络(IT2SFNN)的自适应反演控制方法。在所提方案中,利用IT2SFNN对机械手模型的未知项进行估计,以降低建模误差对控制精度的影响;基于反演控制的方法对控制器进行设计,并针对神经网络的逼近误差和外部不确定干扰,设计了鲁棒补偿项;最后基于李雅普诺夫稳定性理论对系统稳定性进行证明,并通过对两关节机械手进行仿真分析,证实所提控制方案能够在保证控制精度的同时快速追踪到期望信号,且在受到干扰时具有较强的鲁棒性。

摘要： 针对某一类非线性系统在控制过程中的一些不确定性问题,提出了一种基于自适应RBF神经网络的反演控制方法。在该研究方法中对系统的控制器和自适应律进行了设计,利用RBF神经网络对非线性系统的不确定项进行了估计,采用了反演控制的方法对控制器进行了设计,使用Lyapunov稳定性理论验证了该闭环系统的稳定性。仿真结果显示,使用该控制器之后,系统的输出信号能够有效地对期望信号做到很好的跟踪,误差较小,系统的信号都有界且比较稳定。

摘要： 针对新型空中作业机器人飞行平台存在的强噪声、扰动、参数不确定性以及全驱控制问题,提出了一种基于动态补偿的自抗扰反演控制方法。首先描述了新型空中作业机器人机构设计。其次,建立了基于Carig与递归Newton-Euler方程的空中作业系统运动学与动力学模型。然后,考虑机械臂对飞行平台的扰动影响,建立了飞行平台全驱控制补偿项,并结合自抗扰控制与反演控制技术分别设计了平台位置与姿态控制器。最后,考虑了随机强噪声与扰动、参数不确定性等实际问题,进行了仿真试验。仿真结果表明,在强噪声与扰动条件下对飞行平台的位置与姿态跟踪控制中,采用所提出的算法后比动态补偿(DC)PID算法的跟踪误差降低了37.9%以上,验证了所提出的控制方法具有噪、扰抑制能力,提高了系统控制精度。

摘要： 针对实际应用过程中,轮式移动机器人在运动学模型下轨迹跟踪误差较大的问题,提出一种基于动力学模型的轨迹跟踪控制方法。该方法以轮式移动机器人动力学模型为研究对象,理想轨迹为跟踪目标,对动力学模型进行解耦、分析,利用反演法设计控制器,分别对移动机器人的位置误差和角度误差进行控制。同时,在Lyapunov稳定性理论的基础上对系统稳定性进行证明,并且通过仿真算例和具体实验对所提出控制方法的有效性和鲁棒性进行验证。最后仿真和实验结果表明,该控制方法在一定时间内可完成对理想轨迹的跟踪、减小跟踪误差、提高响应速度,以及在实际应用中的可行性。

摘要： 三轴车载惯性稳定平台为复杂的MIMO非线性系统,针对其在不确定扰动下的伺服控制问题,本文设计了一种神经网络反演滑模控制器(NNBSMC).首先,选用反演法对其解耦,同时引入滑模控制律增加系统的抗干扰性;其次针对框架间的非线性摩擦力与系统耦合选用RBF神经网络作为扰动估计器,以便实时估计与补偿;然后采用前向增稳通道应对建模参数不精确以保证系统的稳定性.最后,利用Lyapunov定理分析了闭环系统的稳定性,在伺服控制与姿态锁定的仿真实验中分别与双环PID、滑模控制和反演滑模控制作对比,结果验证了提出的控制算法的有效性和鲁棒性.

摘要： 针对火炮高平机电液伺服系统存在的负载惯量大、 运动过程非线性特性显著、 同时存在非匹配不确定性和不确定非线性、外部干扰未知等问题,提出一种自适应动态面反演控制方法.推导建立了系统的数学模型并为每阶系统设计Lyapunov函数和虚拟控制量,逐步反演得到控制律.引入动态面控制方法消除反演过程微分项的膨胀,采用自适应律实现控制过程中未知参数的在线估计,并对控制器稳定性进行了理论证明.借助ADAMS-AMESim-Simulink进行系统的联合仿真,结果表明该方法能实现高平机快速上行与下行,压力波动较小,获得了较好的动态跟踪精度,稳态误差满足要求,具有较强的鲁棒性.

摘要： 针对具有不确定性模型参数的双关节机械臂系统,提出基于改进区间二型模糊神经网络逼近器的自适应反演控制算法.相比于一型模糊系统,区间二型模糊系统由于自身的区间前件和隶属函数,更有效地处理高度非线性系统.然而现有的二型模糊寻找上下输出的交叉点过程中KM迭代算法计算量大、耗时高,使得传统的二型模糊系统不适用于实际控制应用.利用 自适应调节因子代替KM迭代算法,在上输出和下输出建立起自适应连接,所采用的改进区间二型模糊神经网络逼近器有效解决双关节机械臂系统中不确定性参数的问题.通过李雅普诺夫方法证明了所有信号的有界性以及闭环系统的稳定性.最后仿真结果表明,基于改进区间二型模糊神经网络逼近器的自适应反演控制器可实现快速响应、更短的稳定时间和更高的跟踪精度.

摘要： 讨论了载体位置不受控制的情况下,漂浮基三杆空间机械臂系统的滑模容错控制问题.选择合适的坐标系,利用拉格朗日第二动力学方程,结合系统质心定义,根据系统动量守恒原理,建立漂浮基三杆空间机械臂系统的动力学方程.依据非奇异滑模控制和积分滑模控制理论提出切换函数,基于反演的控制策略,结合高阶滑模控制理论,提出了一个新型的控制率,实现了对空间械臂系统的稳定控制.该控制方法同时具有了高阶滑模控制、非奇异滑模控制和积分滑模控制的特性,抖震小、非奇异并且响应速率快.为了实现在故障函数、故障大小未知的状态下,依旧能够实现稳定控制,提出了一个新的自适应率,该自适应率提高了系统对故障的容错能力.最后通过MATLAB仿真验证了所提出的控制方法的有效性,证明了在机械臂发生故障的情况下能够快速、稳定的实现轨迹控制,并且具有较高的精度.

摘要： 本研究针对不确定柔性机器人,提出了基于反演控制的自适应设计方法,并引入了RBF神经网络技术对建模未知部分进行在线逼近。由Lyapunov理论,证明了该设计方法的稳定性与收敛性,并通过仿真分析验证了该方法的跟踪性能。

摘要： 本文针对误差四元数描述的飞行器运动学模型,应用反演控制方法设计控制律.首先,设计变结构控制滑模面,给出角速度的虚拟控制指令;然后,根据虚拟的角速度控制指令,设计真正的输入量控制力矩.在设计控制力矩的过程中,方程存在不确定因素,利用模糊逻辑系统的万能逼近特性设计其模型的控制输入,得到一种自适应模糊变结构控制器.这样就可以不依赖于被控对象的精确数学模型,也就是降低了对系统模型精度的要求,并对系统干扰有较高的鲁棒性.仿真结果表明,所提出的反演变结构控制律具有良好的动态品质和稳态性能,在空间飞行器的姿态控制中将会有很广阔的应用前景.

摘要： 针对高超声速飞行器纵向平面控制问题,提出一种反演滑模自适应控制方法.将结构的弹性振动转化为运动方程中的不确定因素,基于反演和滑模控制思想,分别设计速度和高度控制器.通过设计滤波器对虚拟控制量的导数进行求解,避免反演控制中虚拟导数计算量膨胀的问题.将一般滑模控制中的符号函数更改为双曲正切函数,改善滑模控制中存在的抖振问题.仿真结果表明,所设计控制器能够在模型存在不确定的情况下实现对速度和高度参考输入的高精度稳定跟踪.

摘要： 反演控制方法是控制领域的一种新方法,可以有效解决系统的不确定性.本文针对于超音速导弹的参数时变、不确定的特点,在超音速导弹简化模型的基础上设计了一个同步系统,对同步系统采用反演控制方法,通过理论分析和仿真实践证明了这个反演同步控制系统对于不确定系统具有较好的控制效果.并且与PID控制方法和纯反演控制方法进行了对比,发现了反演同步控制系统较PID控制方法和纯反演控制方法具有更强的鲁棒性.证明了反演同步控制对于不确定超射速导弹有较好的适用性.

摘要： 本文考虑BTT导弹再入机动飞行段,存在不确定非线性强耦合、模型不确定性及外界干扰的特点,针对BTT导弹控制器设计问题,首先建立了BTT导弹六自由度模型,并简化为具有三角结构形式的非线性级联系统；在此基础上, 将动态曲面控制与反演控制方法相结合,在传统反演控制的基础上进行鲁棒自适应控制器设计；最后根据具体的结构参数,给出实际仿真实例,并在仿真中加入摄动和干扰,对通过DSC方法设计的BTT导弹控制律进行仿真验证；仿真结果表明,在参数摄动和外界干扰的影响下,该方法仍能够保证良好的控制效果.

摘要： 研究了参考转速变化及负载条件下永磁同步电动机(PMSM)的转速跟踪控制问题，采用反演控制和滑模变结构控制算法设计了一种新型的PMSM非线性控制器。该控制器综合了反演控制动、静态特性好以及滑模变结构控制鲁棒性强的特点，有效提高了PMSM控制系统的转速动态跟踪特性。仿真和dSPACE实验结果表明，相比于反演控制器，该反演滑模变结构控制器具有更好的转速动态响应以及更强的鲁棒性。

摘要： 斜十字四旋翼飞行器是一种常规四旋翼的变形,这种四旋翼飞行器更适合航拍.本文选择斜十字飞行器进行研究,首先对飞行器建模条件进行了合理的假设,而后根据牛顿定律和欧拉方程,建立了一种斜十字四旋翼飞行器的动力学模型.在此模型的基础上,设计了四旋翼飞行器的控制系统,利用backsetpping设计了位置控制回路和姿态控制回路,通过Matlab/Simulink仿真对所设计的控制器的有效性进行了验证.从仿真结果来看,该控制系统可使飞行器准确到达指定位置,并保持稳定的悬停状态.

摘要： 本文基于磁悬浮系统模型的不确定性,运用反演控制的设计方法,设计了一种非线性鲁棒悬浮控制器.首先建立了磁悬浮系统的数学模型;然后采用反馈线性化方法将模型精确线性化,并采用反演控制方法,结合变结构控制,设计了具有全局稳定性和良好鲁棒性的非线性控制器.仿真结果表明,该控制器能有效克服系统模型的不确定性.

摘要： 基于Lyapunov稳定理论和Back-stepping设计方法,对含未知参数的蔡氏电路的控制问题进行了研究,给出了两个不同的控制方案,同时对蔡氏电路的同步问题进行了研究,得到了同步控制器.最后给出的仿真实例说明了所给方法的有效性.

摘要： 本文针对输出采样周期是输入更新周期整数倍的多速率采样系统,分别给出状态空间模型和输入输出模型下的多速率单值广义预测控制(MSGPC)算法,并分析了在这两种形式下系统的闭环稳定性.得到了状态空间模型下MSGPC的稳定性与预测控制参数之间的量化关系,通过多项式法给出了输入输出模型下MSGPC的稳定性定理.

摘要： 本发明提供一种地质相控制的地震反演系统和地震反演方法，包括地质相建立模块，建立在井点位置目的层的地质相；地震相建立模块，建立目的层段平面上的地震相；地质相约束建立模块，建立地质相约束；随机反演模块，选择约束井数，进行地质相控制的随机反演；解析模块，分析解释反演数据体，并进一步细分地质相；以及输出模块，进行反复迭代，得到三维反演数据体并输出该三维反演数据体。该地质相控制的地震反演系统和地震反演方法解决了现有反演方法由于没有考虑到反演工区内地质沉积背景与规律，反演结果往往在横向上与地质沉积规律认识存在一定差异的问题，具有基于地质相控制，可对油藏进行精确描述的优点。

摘要： 本发明提供了一种基于反演滑模控制的无人艇编队控制方法，包括：在无人艇的工作平面内，建立固定坐标系和单个无人艇的随体坐标系，固定坐标系以大地为参考，随体坐标系以无人艇船体为参考，并建立单个无人艇的运动学模型；建立领航无人艇和跟随无人艇位置关系的数学模型；基于虚拟子目标对领航无人艇进行队形变换规划，虚拟子目标指领航无人艇航行过程中下一时刻的位置；基于预先建立的优先级模型和队形调节策略，对跟随无人艇进行队形变换规划；对无人艇编队进行反演滑模控制，控制跟随无人艇在队形变换过程中的速度。该方法既能保证无人艇编队的稳定性和鲁棒性，又能有效变换队形，以应对航行至岛屿、狭窄水域等航行环境的情况。

摘要： 一种基于反演滑模控制的机械臂系统饱和补偿控制方法，包括：建立机械臂伺服系统的动态模型，初始化系统状态、采样时间以及控制参数；根据微分中值定理，将系统中的非线性输入饱和线性化处理，推导出带有未知饱和的机械臂伺服系统模型；计算控制系统跟踪误差，滑模面及微分。本发明提供一种能够有效避免未知饱和输入对系统位置跟踪控制性能的影响，利用动态补偿的反演滑模控制方法，实现系统的稳定快速跟踪。

摘要： 本发明提供一种地质相控制的地震反演系统和地震反演方法，包括地质相建立模块，建立在井点位置目的层的地质相；地震相建立模块，建立目的层段平面上的地震相；地质相约束建立模块，建立地质相约束；随机反演模块，选择约束井数，进行地质相控制的随机反演；解析模块，分析解释反演数据体，并进一步细分地质相；以及输出模块，进行反复迭代，得到三维反演数据体并输出该三维反演数据体。该地质相控制的地震反演系统和地震反演方法解决了现有反演方法由于没有考虑到反演工区内地质沉积背景与规律，反演结果往往在横向上与地质沉积规律认识存在一定差异的问题，具有基于地质相控制，可对油藏进行精确描述的优点。

摘要： 本发明提供了一种基于反演滑模控制的无人艇编队控制方法，包括：在无人艇的工作平面内，建立固定坐标系和单个无人艇的随体坐标系，固定坐标系以大地为参考，随体坐标系以无人艇船体为参考，并建立单个无人艇的运动学模型；建立领航无人艇和跟随无人艇位置关系的数学模型；基于虚拟子目标对领航无人艇进行队形变换规划，虚拟子目标指领航无人艇航行过程中下一时刻的位置；基于预先建立的优先级模型和队形调节策略，对跟随无人艇进行队形变换规划；对无人艇编队进行反演滑模控制，控制跟随无人艇在队形变换过程中的速度。该方法既能保证无人艇编队的稳定性和鲁棒性，又能有效变换队形，以应对航行至岛屿、狭窄水域等航行环境的情况。

摘要： 一种基于反演滑模控制的机械臂系统饱和补偿控制方法，包括：建立机械臂伺服系统的动态模型，初始化系统状态、采样时间以及控制参数；根据微分中值定理，将系统中的非线性输入饱和线性化处理，推导出带有未知饱和的机械臂伺服系统模型；计算控制系统跟踪误差，滑模面及微分。本发明提供一种能够有效避免未知饱和输入对系统位置跟踪控制性能的影响，利用动态补偿的反演滑模控制方法，实现系统的稳定快速跟踪。

摘要： 本发明公开了一种基于反演模糊滑模控制的悬臂梁振动控制方法，包括步骤有：建立动态的悬臂梁数学模型，并进行悬臂梁数学模型的转换；基于Lyapunov稳定性理论设计反演滑模控制器，并得到滑模控制律；基于Lyapunov稳定性理论设计模糊自适应系统，并得到模糊自适应律；将反演滑模控制器的输出和模糊自适应系统的输出共同输入悬臂梁数学模型；将悬臂梁数学模型的输出实时反馈到模糊自适应系统，确保全局稳定性。本发明的有益效果：可避免控制系统对悬臂梁模型的依赖性，补偿制造误差和环境干扰，并可以及时控制参数的学习和调整，确保整个控制系统的全局渐进稳定性，从而提高系统的可靠性和对参数变化的鲁棒性。

摘要： 一种基于控制力受限情况下飞行器航迹倾角反演控制方法，该方法有四大步骤：步骤一：飞行器纵向模型构建与状态变换；步骤二：基于控制输入饱和的反演控制设计；步骤三：跟踪性能检验与参数调节；步骤四：设计结束。本发明是针对飞行器纵向平面动态模型，通过定义辅助分析系统，采用输入饱和误差动态放大的方法，实现一种基于控制输入饱和的反演控制方法，用于飞行器航迹倾角的控制。它在航天航空自动控制技术领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。

摘要： 一种基于控制力受限情况下飞行器航迹倾角反演控制方法，该方法有四大步骤：步骤一：飞行器纵向模型构建与状态变换；步骤二：基于控制输入饱和的反演控制设计；步骤三：跟踪性能检验与参数调节；步骤四：设计结束。本发明是针对飞行器纵向平面动态模型，通过定义辅助分析系统，采用输入饱和误差动态放大的方法，实现一种基于控制输入饱和的反演控制方法，用于飞行器航迹倾角的控制。它在航天航空自动控制技术领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。

摘要： 本申请实施例属于人工智能中的移动机器人技术领域，涉及一种兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法及装置。本申请建立了分数阶的移动机器人控制模型，实现了高精度的建模。同时根据奇异摄动理论对目标移动机器人系统所对应的含区间分数阶模型进行解耦操作，实现了解耦的伪线性系统模型；进一步的将系统分解为快变位置子系统和慢变姿态子系统，并对系统进行了参数辨识，实现了系统参数的动态整定。最后，设计了内外环的控制框架，并分别设计了内外环的反演控制，实现了移动机器人系统高精、高效和鲁棒的控制方案，使得移动机器人使用范围更加广泛。