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粒子群小波神经网络在交流伺服系统中的应用

系统仿真学报 2014年第4期26卷 881-885,896页

作者：侯润民刘荣忠高强王力南京理工大学机械工程学院南京210094

针对大功率交流伺服系统存在的非线性特性以及不确定扰动而难以建立其精确数学模型的问题,提出了一种基于粒子群小波神经网络的系统辨识方法。由于粒子群算法具有避免局部极小所带来的系统不稳定、收敛速度快等优点,将小波神经网络的各... 详细信息

针对大功率交流伺服系统存在的非线性特性以及不确定扰动而难以建立其精确数学模型的问题,提出了一种基于粒子群小波神经网络的系统辨识方法。由于粒子群算法具有避免局部极小所带来的系统不稳定、收敛速度快等优点,将小波神经网络的各连接权值和各阈值作为粒子群算法里粒子的位置向量,并且将该网络的权值和阈值按照粒子群算法寻求最优值,取代了传统的梯度下降法。将该算法与传统的小波神经网络的辨识结果进行了比较,表明基于粒子群小波神经网络优化算法的函数逼近误差能力、网络性能方面均比传统的小波神经网络算法有着显著的提高,并且有效的解决了局部极小值问题。

关键词：小波神经网络交流伺服系统粒子群算法系统辨识

机载光电跟踪系统的自抗扰与快速非奇异终端滑模组合控制方法

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兵工学报 2023年第4期44卷 1071-1085页

作者：高雨轩侯远龙高强侯润民南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

机载目标跟踪系统由于受到外部干扰、内部参数摄动和未建模动态等扰动的影响,使跟踪控制分系统设计面临巨大的挑战。以两轴四框架的光电稳定平台为对象研究抗扰动控制方法,针对自抗扰控制的扰动补偿一般留有扰动残差和滑模控制会引入较... 详细信息

机载目标跟踪系统由于受到外部干扰、内部参数摄动和未建模动态等扰动的影响,使跟踪控制分系统设计面临巨大的挑战。以两轴四框架的光电稳定平台为对象研究抗扰动控制方法,针对自抗扰控制的扰动补偿一般留有扰动残差和滑模控制会引入较大抖振的问题,设计一种自抗扰与快速非奇异终端滑模组合控制的方法。利用线性扩张状态观测器来估计总扰动量并在控制端进行补偿,从而允许设计滑模控制的控制率时采用较小的滑模切换增益,并通过设计快速非奇异终端滑模面得到控制率,加快系统收敛的同时避免非奇异现象。数值仿真结果表明,该组合控制方法在外部扰动和模型不确定性的影响下,可以实现快速收敛与高跟踪精度的同时引入较小的抖振,并且实现了机载目标跟踪系统需求的快速响应性能,验证了这个组合控制方法的有效性。

关键词：两轴四框架光电跟踪系统自抗扰控制滑模控制组合控制线性扩张状态观测器

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随动系统的新型非奇异快速终端滑模控制

中国机械工程 2022年第4期33卷 413-420页

作者：史蒂芬侯润民顾晓辉侯远龙南京理工大学机械工程学院南京210094

鉴于某舰载随动系统存在摩擦、海况等扰动因素,为提升系统控制精度及鲁棒性,提出了一种基于相位补偿的非奇异快速终端滑模控制(NFTSM+ARBF+TTD)方法。将泰勒公式与非线性函数fhan相结合,构造跟踪微分器,旨在减小相位延迟。在抑制微分过... 详细信息

鉴于某舰载随动系统存在摩擦、海况等扰动因素,为提升系统控制精度及鲁棒性,提出了一种基于相位补偿的非奇异快速终端滑模控制(NFTSM+ARBF+TTD)方法。将泰勒公式与非线性函数fhan相结合,构造跟踪微分器,旨在减小相位延迟。在抑制微分过程噪声的基础上,应用泰勒公式进行相位补偿。设计自适应神经网络(ARBF)逼近扰动项,减小了非奇异快速终端滑模(NFTSM)中的抖振。扰动估计结果表明,与RBF相比,应用ARBF逼近扰动能够有效抑制微分峰值,更接近扰动真实值。半实物仿真实验中,正弦跟踪结果表明NFTSM+ARBF控制策略的跟踪误差比NFTSM减小一半左右,具备良好动态跟踪性能,适用于该交流伺服系统。

关键词：随动系统微分跟踪器扰动补偿非奇异快速终端滑模

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光电跟踪平台脱靶量滞后补偿方法

西安交通大学学报 2019年第11期53卷 141-147页

作者：吕明明侯润民柯于峰侯远龙南京理工大学机械工程学院

针对光电跟踪平台在跟踪目标时存在脱靶量滞后的问题,设计了一种基于非线性跟踪微分器和机动目标“当前”统计模型的滞后补偿方法。根据光电跟踪平台中目标脱靶量的产生机理,将脱靶量滞后等效为纯延迟环节和采样保持环节的串联,利用非... 详细信息

针对光电跟踪平台在跟踪目标时存在脱靶量滞后的问题,设计了一种基于非线性跟踪微分器和机动目标“当前”统计模型的滞后补偿方法。根据光电跟踪平台中目标脱靶量的产生机理,将脱靶量滞后等效为纯延迟环节和采样保持环节的串联,利用非线性跟踪微分器得到滞后脱靶量的跟踪信号及其微分信号。在此基础上,采取直接预测补偿法处理延迟环节,从而估计出不含延迟的脱靶量信号,并利用滞后脱靶量和跟踪信号的间距自适应调整非线性跟踪微分器的参数。根据机动目标的“当前”统计模型建立离散状态方程,采用修正的瑞利分布描述目标加速度的“当前”概率密度,从而估计在采样保持阶段的目标脱靶量,实现对采样保持环节的补偿。实验结果表明:所提方法将单位阶跃响应的超调量由基于自适应最小均方差补偿方法及基于卡尔曼滤波补偿方法的19.4%和13.7%降低至2.5%;所提方法能有效补偿延迟环节和采样保持环节,提高光电跟踪平台的目标跟踪精度。

关键词：光电跟踪平台脱靶量滞后非线性跟踪微分器直接预测补偿 “当前”统计模型

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基于分数阶神经滑模的某顶置火炮调炮控制

兵工学报 2013年第10期34卷 1311-1317页

作者：高强侯润民杨国来毛斌侯远龙南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 北方重工业集团科研所内蒙古包头014033

针对某顶置火炮高低向调炮控制系统存在的强非线性特征,提出了一种分数阶神经网络滑模控制(FNSMC)策略。引入分数阶微积分(FOC),设计了分数阶PID型滑模面,获得了用于火炮控制的具有分数阶动力学特征的等效控制量。采用饱和函数作为切换... 详细信息

针对某顶置火炮高低向调炮控制系统存在的强非线性特征,提出了一种分数阶神经网络滑模控制(FNSMC)策略。引入分数阶微积分(FOC),设计了分数阶PID型滑模面,获得了用于火炮控制的具有分数阶动力学特征的等效控制量。采用饱和函数作为切换函数,基于RBF神经网络对其切换增益进行在线动态调节,以获得动态最优性能。通过数值仿真分析比较了引入FOC后滑模控制系统的动静态特性,结果表明:分数阶滑模控制(FSMC)系统能够更为快速平滑的趋近稳态,这将有效抑制抖振现象,减小控制系统响应时间。半实物仿真试验结果表明:所提出的FNSMC策略明显优于传统整数阶神经网络滑模控制(CNSMC),具有更强的鲁棒性及更高的控制精度,可以很好实现预期的快速、平稳和高精度调炮。

关键词：自动控制技术炮控系统滑模控制分数阶微积分 RBF神经网络

一种自适应模糊小波神经网络及其在交流伺服控制中的应用

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兵工学报 2015年第5期36卷 781-788页

作者：侯润民刘荣忠高强王力邓桐彬南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

针对某武器大功率交流伺服系统所存在的大变负载、慢时变、强耦合的非线性特性和不确定扰动等问题,提出了模糊小波神经网络(FWNN)间接自适应控制器,该控制器的特点为Takagi-Sugeno-Kang(TSK)模糊模型的后件部分由自回归小波神经网络(SRW... 详细信息

针对某武器大功率交流伺服系统所存在的大变负载、慢时变、强耦合的非线性特性和不确定扰动等问题,提出了模糊小波神经网络(FWNN)间接自适应控制器,该控制器的特点为Takagi-Sugeno-Kang(TSK)模糊模型的后件部分由自回归小波神经网络(SRWNN)构成。给出了SRWNN参数的迭代算法,利用SRWNN辨识器为控制器提供实时梯度信息,有效地克服了参数变化和负载扰动等不确定因素的影响,且具有良好的动态特性。采用Lyapunov稳定性理论方法证明了闭环系统的稳定性。仿真研究和样机试验结果证明了所提方案的有效性和正确性。

关键词：兵器科学与技术大功率交流伺服系统自回归小波神经网络模糊小波神经网络间接自适应控制器模糊小波神经网络

自适应模糊小波滑模控制在交流伺服系统中的应用

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兵工学报 2014年第6期35卷 769-775页

作者：侯润民刘荣忠侯远龙高强杨国来南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

针对某武器大功率交流伺服系统的位置跟踪问题,提出了一种基于自适应模糊小波神经网络快速终端滑模控制(AFWN-FTSMC)方法。为使控制器的设计不依赖于被控对象的精确数学模型,采用自适应模糊小波神经网络控制器(AFWNC)逼近滑模控制中的... 详细信息

针对某武器大功率交流伺服系统的位置跟踪问题,提出了一种基于自适应模糊小波神经网络快速终端滑模控制(AFWN-FTSMC)方法。为使控制器的设计不依赖于被控对象的精确数学模型,采用自适应模糊小波神经网络控制器(AFWNC)逼近滑模控制中的等效控制部分,解决了由于系统的不确定性及干扰的存在而不能准确确定等效控制的问题;同时利用自适应PI控制来降低系统的抖动,并采用Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,该方法可以有效抑制抖振,提高系统的瞬态响应性能和控制精度,并且对结构参数不确定性具有很强的鲁棒性。

关键词：控制科学与技术交流伺服系统自适应模糊小波神经网络控制器快速终端滑模控制自适应PI控制

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交流伺服系统分数阶PID改进型自抗扰控制

中国机械工程 2019年第16期30卷 1989-1995页

作者：王荣林陆宝春侯润民高强张唯朱云戴炼南京理工大学机械工程学院南京210094 南京理工大学泰州科技学院泰州225300 润邦卡哥特科工业有限公司苏州215000

针对采用永磁同步电机驱动的火箭炮交流伺服系统存在摩擦、惯性力矩、变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性问题,考虑到自抗扰控制(ADRC)抗内外干扰能力强和分数阶PID控制动态性能好,设计了一种分数阶PID改进型自抗扰控制器(FOPID-IA... 详细信息

针对采用永磁同步电机驱动的火箭炮交流伺服系统存在摩擦、惯性力矩、变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性问题,考虑到自抗扰控制(ADRC)抗内外干扰能力强和分数阶PID控制动态性能好,设计了一种分数阶PID改进型自抗扰控制器(FOPID-IADRC)。为了取得良好的动态性能和减少参数计算量,采用分数阶PID控制器取代非线性状态误差反馈器;引入粒子群优化算法,对FOPID控制器的5个控制参数进行实时在线自整定。仿真和半实物台架实验结果表明:该控制策略能够有效抑制位置扰动,具有良好的动态性能和较强的抗干扰能力。

关键词：交流伺服系统永磁同步电机自抗扰控制分数阶PID控制粒子群优化

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某新型车载多管负载行进间稳定控制方法

兵工学报 2023年第3期44卷 736-747页

作者：高强侯远龙吕明明毛斌侯润民羊书毅吴斌南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 江苏科技大学机械工程学院江苏镇江212100 内蒙古北方重工业集团有限公司内蒙古包头014033

针对某新型车载多管负载存在内外扰动影响、行进间不易稳定的难点,设计一种扰动速度神经网络自适应补偿的稳定控制器。优化设计负载结构使耳轴两端的载荷基本平衡,减小控制过程中由于克服不平衡力矩所产生的能量消耗,以及非线性力矩干... 详细信息

针对某新型车载多管负载存在内外扰动影响、行进间不易稳定的难点,设计一种扰动速度神经网络自适应补偿的稳定控制器。优化设计负载结构使耳轴两端的载荷基本平衡,减小控制过程中由于克服不平衡力矩所产生的能量消耗,以及非线性力矩干扰。稳定控制器采用PI控制计算主控制量;由扰动速度、扰动加速度作为输入构成单神经元控制器计算补偿控制量;利用扩张状态观测器观测载体行进间负载所受到的扰动速度,利用混合微分器得到扰动加速度;由扰动速度、扰动加速度构成单神经元控制器计算补偿控制量;利用RBF神经网络提供梯度信息,对速度补偿系数和加速度补偿系数进行在线学习。数值仿真及台架试验结果表明,所设计稳定控制器具有较强的自学习和自适能力,对不同频率、幅值的扰动均具有鲁棒性,参数学习时间小于3.7 s,积分位置误差均方差小于0.33 mil,由此验证了所提出控制策略对于提高某新型车载多管负载稳定控制精度的可行性和有效性。

关键词：车载多管负载分数阶PID控制扩张状态观测器混合微分器 RBF神经网络

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