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直流伺服电机新型位置-速度控制策略

实验技术与管理 2024年第5期41卷 127-134页

作者：郭荣盛邵雪卷陈志梅太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

针对由直流电机位置伺服系统自身参数不确定以及外部扰动影响,导致系统响应速度、控制精度降低的问题,提出了一种新型位置-速度双环控制策略。速度控制器采用模糊内模PID(proportional-integral-differential)控制,利用模糊原理实现对内... 详细信息

针对由直流电机位置伺服系统自身参数不确定以及外部扰动影响,导致系统响应速度、控制精度降低的问题,提出了一种新型位置-速度双环控制策略。速度控制器采用模糊内模PID(proportional-integral-differential)控制,利用模糊原理实现对内模PID控制器参数,即滤波时间常数λ的在线智能整定;位置控制器采用基于自抗扰的非奇异快速终端滑模控制(non-singular fast terminal sliding mode control,NFTSMC),利用线性扩张状态观测器对系统总体的内外干扰进行估计,并以反馈形式进行补偿,同时采用NFTSMC对系统的状态变量进行跟踪,以提高系统的跟踪性能和抗干扰性;最后使用仿真与实验方法验证了新型双闭环控制策略对直流电机位置伺服系统具有良好的控制性能。

关键词：自抗扰非奇异快速终端滑模内模PID 模糊控制位置伺服系统

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互补滑模PD控制在桥式起重机中的应用

控制工程 2024年

作者：邵雪卷吕恩智陈志梅赵志诚太原科技大学电子信息工程学院

针对欠驱动桥式起重机系统的定位防摆问题，提出了互补滑模（Complementary sliding mode control， CSMC）PD控制策略。在小车位移、负载摆角及各自一阶微分的状态误差作为变量所组成线性滑模面的基础上，引入位移与摆角的误差积分形... 详细信息

针对欠驱动桥式起重机系统的定位防摆问题，提出了互补滑模（Complementary sliding mode control， CSMC）PD控制策略。在小车位移、负载摆角及各自一阶微分的状态误差作为变量所组成线性滑模面的基础上，引入位移与摆角的误差积分形成积分滑模面，并对应设计一个补充滑模面形成互补滑模控制，使得系统变量运行空间限制在滑模面相交处，缩短变量到滑模面的距离，进而提升系统的快速性。同时，引入对负载摆角的PD补偿控制，增强对负载摆角的抑制能力，使小车的运行更加平稳，并构造Lyapunov 函数证明了系统的稳定性。仿真和实验结果验证了该控制策略对定位和防摆的有效性。

关键词：桥式吊车互补滑模 PD补偿定位防摆 Lyapunov函数

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跷跷板系统干扰补偿的分层滑模控制策略研究

自动化仪表 2024年第1期45卷 28-36页

作者：姜堃张井岗沈云亮邵雪卷山西晋中理工学院智能制造与车辆学院山西晋中030600 太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

为提高跷跷板系统在外部干扰下的平衡控制性能,提出一种基于指数收敛干扰观测器与切换增益模糊自适应分层滑模控制相结合的复合控制策略。首先,设计一种指数收敛干扰观测器,对系统受到的外部扰动等不确定因素进行估计补偿,以改善控制器... 详细信息

为提高跷跷板系统在外部干扰下的平衡控制性能,提出一种基于指数收敛干扰观测器与切换增益模糊自适应分层滑模控制相结合的复合控制策略。首先,设计一种指数收敛干扰观测器,对系统受到的外部扰动等不确定因素进行估计补偿,以改善控制器鲁棒性。该观测器不需要状态变量二阶导的信息,可以应对实际工程中难以通过求导的方式获取加速度信号的问题。然后,针对跷跷板这类强耦合欠驱动系统提出一种分层滑模控制算法,并进一步针对滑模控制算法在未知大干扰下切换增益过大的问题,通过模糊规则的设计将切换增益模糊化,以降低系统抖振。最后,仿真和试验结果表明,相较于传统的滑模控制算法,该分层滑模控制算法抗干扰能力更强、切换增益更低。该策略可应用于类跷跷板平衡控制的实际系统。

关键词：跷跷板系统分层滑模控制指数收敛干扰观测器干扰补偿切换增益模糊化模糊自适应欠驱动系统鲁棒性

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深海起重机升沉补偿滑模预测控制

太原科技大学学报 2024年第1期45卷 13-18页

作者：陈志梅卢莹斌邵雪卷赵志诚太原科技大学电子信息工程学院太原030024

受海浪、风力等因素的干扰,深海起重机升沉补偿系统的响应速度缓慢,系统对于负载位移的控制精度较差。为了提高升沉补偿系统响应速度与系统对负载位移的控制精度,保证起重机在各种海况下正常作业,提出了基于CNN-LSTM深度学习网络的滑模... 详细信息

受海浪、风力等因素的干扰,深海起重机升沉补偿系统的响应速度缓慢,系统对于负载位移的控制精度较差。为了提高升沉补偿系统响应速度与系统对负载位移的控制精度,保证起重机在各种海况下正常作业,提出了基于CNN-LSTM深度学习网络的滑模预测控制方法。首先,将CNN网络与LSTM网络结合,建立CNN-LSTM深度学习网络控制系统预测模型。其次,通过参考位移与实际位移的误差建立滑模面,并根据幂次函数设计滑模面参考轨迹;采用粒子群算法(PSO)对性能指标进行寻优,得出控制律,根据控制律控制负载实际位移跟随参考位移。最后,进行了仿真研究。结果表明与传统模型预测控制相比,在该方法的控制作用下,系统的响应速度更快,系统对负载位移的控制精度更高,系统的鲁棒性能更强。

关键词：升沉补偿 CNN-LSTM 滑模预测控制粒子群算法

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基于人工鱼群算法的塔式起重机智能路径规划

控制工程 2023年

作者：肖智珺陈志梅邵雪卷张井岗太原科技大学电子信息工程学院

针对传统人工操控塔式起重机运输货物所导致路径拐点多、负载摆动大的问题，提出一种改进的人工鱼群塔式起重机智能路径规划新算法。根据塔式起重机的工作环境，建立出三维的地图环境模型来模拟障碍物较多的复杂建筑环境，并结合塔式起... 详细信息

针对传统人工操控塔式起重机运输货物所导致路径拐点多、负载摆动大的问题，提出一种改进的人工鱼群塔式起重机智能路径规划新算法。根据塔式起重机的工作环境，建立出三维的地图环境模型来模拟障碍物较多的复杂建筑环境，并结合塔式起重机在建筑场所的运行特点，对传统人工鱼群算法（Artificial Fish Swarm Algorithm，AFSA）进行改进，采用自适应策略让鱼群在寻优过程中的状态不断变化，及时调整自身的移动步长和视野，并基于生存竞争机制对人工鱼的随机行为进行改进，在一定程度上改善了算法的寻优能力，利用三次方样条数据插值拟合曲线得到更适合塔式起重机的光滑避障路径。仿真结果表明，改进后的算法可以为塔式起重机在障碍物较多的复杂建筑环境下找到一条最优避障路径，且生成的路径更平滑，提高了塔式起重机的安全性及运载重物的效率。

关键词：塔式起重机智能路径规划人工鱼群算法三次方样条数据插值

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基于滑模自抗扰控制的变绳长塔机防摆控制

机电工程 2023年第3期40卷 444-451页

作者：王祥陈志梅邵雪卷张井岗太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

塔式起重机在实际应用中,由于绳长的变化会加剧负载(货物)的摆动,使得货物很难被快速、准确地运输到指定的位置。因此,为了对塔式起重机负载进行精确定位及防摆控制,提出了一种基于滑模自抗扰控制(SM-ADRC)的变绳长塔机防摆控制方法。首... 详细信息

塔式起重机在实际应用中,由于绳长的变化会加剧负载(货物)的摆动,使得货物很难被快速、准确地运输到指定的位置。因此,为了对塔式起重机负载进行精确定位及防摆控制,提出了一种基于滑模自抗扰控制(SM-ADRC)的变绳长塔机防摆控制方法。首先,根据拉格朗日方程得出了系统的动力学方程,并依据动力学方程将系统分为了变幅、回转、提升3个子系统,并对每个子系统分别设计了线性扩张状态观测器(LESO),观测和补偿了对应回路中因参数变化、系统耦合及外界因素引起的未知总干扰;然后,结合滑模控制(SMC),设计了带有干扰补偿的非线性误差反馈控制律;最后,在MATLAB/Simulink中,在快速性、鲁棒性方面,对比分析了滑模控制方法与滑模自抗扰控制方法的控制性能。研究结果表明:相比于滑模控制方法,滑模自抗扰控制方法对塔机防摆控制时间缩短了25.5%,并且该方法不仅可以提高塔机的快速响应性能,而且具有较强的鲁棒性和自适应性,可以对塔式起重机负载进行精确定位及有效的防摆控制。

关键词：塔式起重机滑模自抗扰控制滑模控制线性扩张状态观测器非线性误差反馈控制律鲁棒性

基于T-S模糊模型的桥吊系统积分状态反馈控制

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实验技术与管理 2023年第3期40卷 113-118,124页

作者：邵雪卷张井岗刘丽琴陈志梅太原科技大学电子信息学院山西太原030024 太原科技大学机械工程学院山西太原030024

小车定位精度和负载摆角大小是桥式起重机控制系统的两个重要性能指标。采用状态反馈控制时小车位移会存在稳态误差,为了消除稳态误差,提高系统的定位精度,给出基于T-S模糊模型的积分状态反馈控制方法。在桥式起重机非线性动力学模型基... 详细信息

小车定位精度和负载摆角大小是桥式起重机控制系统的两个重要性能指标。采用状态反馈控制时小车位移会存在稳态误差,为了消除稳态误差,提高系统的定位精度,给出基于T-S模糊模型的积分状态反馈控制方法。在桥式起重机非线性动力学模型基础上,建立增维T-S模糊模型,基于所建模型设计并行结构的积分状态反馈控制器,通过线性矩阵不等式计算反馈增益矩阵,并对闭环系统的稳定性进行分析。实验结果表明积分状态反馈控制不仅可以提高系统的定位精度,减少定位时间,而且有较好的抗干扰能力。

关键词：稳态误差增维T-S模糊模型积分状态反馈控制

面向金课建设的"自动控制理论"课程教学改革探究

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科教导刊（电子版） 2023年第5期 163-165页

作者：王健安李虹邵雪卷王银胡啸太原科技大学电子信息工程学院山西太原 030024

"自动控制理论"是自动化专业的核心基础课程,培养学生运用自动控制原理发现问题解决问题的能力,为后续专业课学习提供控制理论的基础知识.文章面向应用型人才培养,构建了自动控制理论课程的"层次化教学内容、立体化教学模式、多元化课... 详细信息

"自动控制理论"是自动化专业的核心基础课程,培养学生运用自动控制原理发现问题解决问题的能力,为后续专业课学习提供控制理论的基础知识.文章面向应用型人才培养,构建了自动控制理论课程的"层次化教学内容、立体化教学模式、多元化课程考核"的"三化"创新举措,实现了课程与专业教育、思政育人、实践创新紧密联系的"三联"目标.

关键词：自动控制理论金课教学改革

来源：博看期刊评论

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基于改进蜂群算法的桥式起重机吊装路径规划

起重运输机械 2022年第8期 20-25页

作者：陈志梅李孟笑邵雪卷太原科技大学电子信息工程学院太原030024

为使桥式起重机在复杂环境中实现最优路径规划,文中提出改进人工蜂群(artificial bee colony,ABC)路径规划新方法。建立三维地图环境模型,针对凹形障碍导致规划路径会穿过障碍物的问题,对凹形障碍作虚拟填充处理。在此环境中进行路径规... 详细信息

为使桥式起重机在复杂环境中实现最优路径规划,文中提出改进人工蜂群(artificial bee colony,ABC)路径规划新方法。建立三维地图环境模型,针对凹形障碍导致规划路径会穿过障碍物的问题,对凹形障碍作虚拟填充处理。在此环境中进行路径规划时,结合桥式起重机运行特点,考虑起重机吊装的高度变化,在分析传统蜂群算法基础上,基于并行选择策略对观察蜂跟随机制进行改进,防止算法早熟。提出路径节点选择准则,剔除初始路径中冗余节点,最后将改进算法与Bezier曲线结合,进行路径平滑处理。仿真结果表明:改进后的算法能快速找到桥式起重机运行的最短路径,且路径拐点少更平滑,提高了系统的吊装效率和安全性能。

关键词：桥式起重机路径规划人工蜂群算法 Bezier曲线