存在外部干扰以及模型参数不精确时,自由漂浮空间机器人(Free-floating Space Robot,FFSR)末端控制精度无法保证且输出力矩将明显增大,针对此问题提出了一种基于干扰观测器的优化控制方法。首先,根据拉格朗日方程和动量矩守恒定律获得了FFSR的动力学方程和运动学方程表达式。而后,基于FFSR名义模型设计SDRE优化控制器,实现输出力矩和输出误差两项指标的最优化。进而,为克服外部干扰以及参数误差引起的模型不确定性,设计非线性干扰观测器对不确定部分进行在线估计,并反馈到控制器输入中,进一步提高机器人末端轨迹跟踪精度。最后,以两自由度的二连杆空间机器人为对象进行Matlab/Simulink仿真。结果表明当开启干扰观测器时,这里所提方法在末端跟踪精度以及控制器输出力矩这两项指标上均有明显改善。

针对一种由音圈电机直接驱动单级气动伺服阀的结构特点和工作原理,提出了数字控制算法,算法由计算迟延补偿器和干扰观测器组成,用来实现阀的高频率、高精度流量控制.实验研究表明,采用数字控制的新型气动伺服阀的动态特性和控制精度优于传统的喷嘴—挡板型二级气动伺服阀,阀的固有频率可达300Hz.

针对电液位置伺服系统的特点及其性能要求,在传统PID控制基础上设计出一种基于干扰观测器的PID控制器。该控制器可以观测出等效干扰,并在控制中引入等效的补偿,可实现对干扰的完全抑制。在MATLAB环境下对该系统进行了动态仿真。仿真结果表明,该控制器具有很好的快速响应特性、较强的鲁棒性和较高的跟踪精度。

针对气动力矩严重影响低轨纳卫星姿态控制效果的问题,创新性地提出了利用质量矩技术将气动干扰转化为控制力矩的解决方法.由于气动力矩矢量垂直于大气来流速度方向,因而采用质量矩与磁力矩相结合的方式三轴全驱动控制卫星姿态,从而避免系统欠驱动.建立双执行机构控制方式的姿态动力学模型,并根据各干扰项的影响简化了控制方程.针对气动力不确定、星体参数误差、未知环境影响等复杂干扰,设计了针对理想控制力矩基于干扰观测器的滑模控制器.为减小滑块附加干扰力矩,研究了理想控制力矩的最优分配策略.最后,为双执行机构搭建了半物理仿真平台,结果表明:姿态机动过程中,与滑块加速度相关的附加惯性力矩远大于其他干扰项,最优力矩分配策略能够大幅减小快时变的附加干扰,优化效果明显;姿态保持过程中,干扰观测器能有效观测系统慢时变...

为了提高重载非对称缸电液伺服系统的位置跟踪精度,设计一种基于干扰观测器的新型位移控制策略。首先,搭建非对称缸电液系统的状态空间模型,集成化处理系统中的不确定问题,设计非双干扰观测器,分别对系统的外力扰动和流量压力扰动进行了观测;其次,采用反步设计方法设计位移控制器,结合干扰观测器补偿系统中存在的不确定扰动,利用李雅普诺夫函数证明控制器的稳定性;第三,为解决反步设计过程中计算虚拟控制律时的微分爆炸问题,设计自适应增益微分器来求虚拟控制率的导数,该微分器的增益随着估计误差而不断自适应调整,避免反步控制器过于复杂;最后,利用MATLAB软件搭建了仿真模型,基于MATLAB/Simulink实时系统搭建物理实验台,利用仿真和实验验证所设计控制器的有效性。研究结果表明与PID控制器和未加微分器的反步控制器相比,所设计的位置控...

我国舰艇导弹发射装置开关盖部分,一直以来均采用液压系统配合以开环单向控制的方式执行动作,导致动作精度无法保证,成为制约系统发展的一个重要原因。为提高开关盖过程的控制精度,以水下发射井筒开关盖装置为控制对象,利用干扰观测器观测外界干扰力并引入自适应滑模控制器中,来抑制外界干扰力对开关盖液压缸位置跟随精度的作用。通过自适应滑模控制器提高开关盖装置的环境适应性,满足不同水下深度时的液压缸位置跟随精度要求。实验表明,带干扰观测器的自适应滑模控制器能够有效抑制外界干扰力对位置跟随精度的影响;自适应滑模控制器可以提高开关盖装置的不同水下深度的环境适应性。

将终端滑模控制(TSMC)策略应用于永磁同步电机(PMSM)位置控制,以提高系统输出响应性能。基于终端滑动模式技术,设计一种新的有限时间收敛的干扰观测器以估计PMSM的集体不确定性,包括系统参数不确定性和未知的外部负载。与渐近收敛控制器不同,TSMC保证系统状态误差和观测器估计误差在有限时间内能收敛到0。结果表明:与PID控制和传统反步法控制相比,所提出的控制器控制效果更好。

为了提高盾构推进系统在复杂地质中进行隧道掘进的精度和稳定性,提出1种基于干扰观测器、同时考虑推进液压系统中的模型不确定性和外部干扰非线性控制算法。建立推进系统的动力学模型,并通过反步设计法的李雅普若夫方程证明控制系统的稳定性。通过MATLAB和AMESim联合仿真以及MATLABSimulink实时系统下的实验验证控制算法的有效性。研究结果表明相比于传统PID控制算法,本文提出的控制算法的控制精度和抗干扰能力均有较大提高。

为实现轧机液压压下系统的电液一体化虚拟样机设计，提出基于Simulink与AMESim联合仿真技术的建模与仿真方案，根据轧机各辊之间的作用关系，建立了基于AMESim的轧机液压压下系统的质量弹簧模型和液压位置伺服系统模型，用MATLAB／Simulink建立了基于积分分离的PI反馈控制系统模型，最终构建了轧机压下系统联合仿真模型。在Simulink平台设计了干扰观测器抑制噪声方法，通过联合仿真分析，有效抑制了外部干扰噪声造成的不稳定性，提高了控制精度。联合仿真研究表明，干扰观测器能够抑制干扰噪声影响，该虚拟样机可应用于轧机压下系统分析。

针对振动与力加载耦合电液系统因强耦合产生的干扰力问题分析耦合系统的组成及工作原理建立振动与力加载耦合电液系统的动力学模型;在此基础上分析耦合电液系统干扰力的产生机制提出带干扰观测器的前馈速度补偿控制策略;搭建振动与力加载耦合电液系统试验台对提出的控制策略进行试验验证。试验结果证明提出的带干扰观测器的前馈速度补偿控制策略能够有效抑制系统干扰力提高力加载跟踪精度。