针对磨削和抛光等对恒力控制装置的迫切需求,开展气动恒力控制系统研究。由于气动系统存在比例流量阀死区、气缸摩擦力以及气体可压缩等非线性问题,提出了一种二阶线性PID自抗扰控制器,并加入了死区补偿器。该控制器采用跟踪微分器对输入信号进行过渡,利用扩张状态观测器对非线性参数影响进行估计,并通过线性PID反馈控制律进行补偿,同时引入死区补偿器快速跳过死区范围。试验结果表明,相比传统PID控制和积分型线性自抗扰控制(I-LADRC),线性PID自抗扰控制具有更好的动态响应以及更强的鲁棒性,并且稳态误差小于2 N。

旋转倒立摆是典型的高阶次、多变量和非线性的复杂系统,是控制理论研究和教学中的经典模型。准确的数学模型是研究和教学中使用旋转倒立摆的前提,然而,由于旋转倒立摆的复杂性通常难以建立和实际样机吻合的数学模型。利用Lagrange方程建立旋转倒立摆系统的数学模型,再对实际样机进行参数辨识确定模型具体参数,建立旋转倒立摆准确的数学模型。该方法具体呈现了如何为实际机电系统建立准确的数学模型。在此基础上,利用MATLAB的S函数对模型进行了

由于两轮自平衡机器人具有占地小、可零半径转弯等特点，该类机器人被广泛用于个人交通工具和机器人移动平台。当两轮自平衡机器人快速转向时，由于重心较高，机器人受离心力影响容易侧向倾覆。针对两轮自平衡机器人转向稳定性进行了分析，在此基础上为传统两轮自平衡机器人增加了摇摆自由度。利用摇摆自由度，机器人可以在转向时主动配置重心位置，进而提高了机器人转向稳定性和安全性。在建立机器人动力学模型基础上，设计了摆动自由度控制器，并通过实验验证了可行性而有效性。