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液压伺服驱动位置系统的鲁棒控制

液压伺服驱动位置系统的鲁棒控制

作者：卜劭华燕山大学

学位级别：硕士

本课题针对我校实验室结晶器连铸装置，将鲁棒控制理论应用于液压驱动伺服位置环系统的研究开发。参数摄动和外干扰引起的不确定性是液压伺服系统难以解决的棘手问题，鲁棒控制通过设计一个结构和参数均不变的控制器使得系统即使在不确... 详细信息

本课题针对我校实验室结晶器连铸装置，将鲁棒控制理论应用于液压驱动伺服位置环系统的研究开发。参数摄动和外干扰引起的不确定性是液压伺服系统难以解决的棘手问题，鲁棒控制通过设计一个结构和参数均不变的控制器使得系统即使在不确定性处于最大界即系统处于最劣条件下仍然能够保证良好的快速性和稳态性能。因此，本文采用鲁棒控制来研究液压伺服驱动位置控制系统是有很强的实际意义的。本文首先对连铸结晶器位置系统的数学模型进行了理论分析，并利用1250频率特性测试仪对其模型进行了实际测试，分析实测得到的频率特性曲线从而得出实际的数学模型表达式。在对鲁棒控制理论的特点和应用情况等进行概述的基础上，详细地介绍了输出端H混合灵敏度鲁棒控制理论及其加权函数阵的选取规则，μ综合控制理论，处理加权函数阵具有虚轴极点的所谓扩展H鲁棒控制理论。针对本课题的实际情况，本文给出了多种有效的鲁棒控制方法，在建立的实测数学模型基础上，考虑了系统具有参数摄动、未建模动态和存在输入端外负载干扰情况下，设计了鲁棒控制器并进行了仿真研究。通过对控制策略和仿真结果的分析，本文给出的鲁棒控制策略具有较好的动静态性能，在系统参数摄动和存在扰动的情况下，依然能够保证系统取得很好的响应性能和跟踪精度，证明了控制策略的可行性。而且经降阶后的鲁棒控制器用模拟量系统或计算机均可实现，具有较大的工程应用价值。

关键词：液压伺服位置环鲁棒控制 μ综合 H∞混合灵敏度

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航天器姿态跟踪系统的自适应滑模控制

控制工程 2008年第S2期15卷 38-41页

作者：卜劭华宋斌上海宇航系统工程研究所上海201108

针对存在不确定惯量矩阵和外干扰的刚体航天器姿态跟踪系统,提出了一种自适应滑模控制方法。首先建立了姿态跟踪误差动力学方程,并对刚体航天器跟踪误差动力学定义了滑模,设计了自适应滑模控制律,该控制律的优点在于可以估计系统不确定... 详细信息

针对存在不确定惯量矩阵和外干扰的刚体航天器姿态跟踪系统,提出了一种自适应滑模控制方法。首先建立了姿态跟踪误差动力学方程,并对刚体航天器跟踪误差动力学定义了滑模,设计了自适应滑模控制律,该控制律的优点在于可以估计系统不确定块,消除了传统滑模控制中对不确定界的要求。Lyapunov分析表明了提出的自适应滑模控制器确保闭环系统取得渐近稳定性。仿真结果验证了提出的控制策略的有效性。

关键词：姿态跟踪自适应滑模控制刚体航天器 Lyapunov分析

挠性航天器姿态跟踪非线性PID控制技术研究

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航天控制 2009年第4期27卷 28-31,52页

作者：李广兴卜劭华上海宇航系统工程研究所上海201108

研究了挠性航天器姿态跟踪的非线性PID控制技术。基于误差四元数的动力学和运动学方程,运用Lyapunov稳定性理论设计了新型的航天器非线性PID控制器。控制器不仅具有非线性特点,而且比例参数具有时变的特性,能够根据误差的大小自行进行调... 详细信息

研究了挠性航天器姿态跟踪的非线性PID控制技术。基于误差四元数的动力学和运动学方程,运用Lyapunov稳定性理论设计了新型的航天器非线性PID控制器。控制器不仅具有非线性特点,而且比例参数具有时变的特性,能够根据误差的大小自行进行调整,因此比常规PID控制器具有更好的控制效果。另外,控制器可调参数少,计算简单,工程上易于实现,数学仿真证明了控制方法的有效性。

关键词：挠性航天器姿态跟踪非线性PID控制

地月转移器制导、导航和控制系统的初步方案设想

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载人航天 2012年第4期18卷 42-51页

作者：李广兴卜劭华魏祥泉上海宇航系统工程研究所上海201108 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院哈尔滨150001

地月转移器作为载人登月飞行器的重要舱段,执行奔月加速、中途轨道修正和近月制动减速任务。针对地月转移器的任务要求,分析飞行任务对制导、导航和控制(GNC)系统的需求,总结GNC系统的特点,分解GNC系统的任务与功能,提出地月转移器GNC... 详细信息

地月转移器作为载人登月飞行器的重要舱段,执行奔月加速、中途轨道修正和近月制动减速任务。针对地月转移器的任务要求,分析飞行任务对制导、导航和控制(GNC)系统的需求,总结GNC系统的特点,分解GNC系统的任务与功能,提出地月转移器GNC系统的组成和初步方案设想,提出系统中的关键技术,重点对地月转移器弹性振动及液体晃动的抑制策略进行探讨,对交会逼近段和地月转移加速段的控制进行仿真,为地月转移器的GNC方案论证提供部分参考依据。

关键词：地月转移器 GNC系统方案设想

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空间站组装过程姿态控制方案研究

载人航天 2012年第1期18卷 22-29页

作者：李广兴肖余之卜劭华颜根廷上海宇航系统工程研究所上海201108

空间站利用再对接机械臂系统(RMS)进行在轨组装时,通常采用核心舱控制力矩陀螺(CMG)进行姿态控制。针对组装过程中CMG角动量可能发生饱和,采用喷气卸载带来严重的控制/结构耦合问题,设计了RMS的运动规律,以减小负载运动对核心舱产生的干... 详细信息

空间站利用再对接机械臂系统(RMS)进行在轨组装时,通常采用核心舱控制力矩陀螺(CMG)进行姿态控制。针对组装过程中CMG角动量可能发生饱和,采用喷气卸载带来严重的控制/结构耦合问题,设计了RMS的运动规律,以减小负载运动对核心舱产生的干扰,避免CMG角动量饱和。鉴于组装过程中空间站质量特性变化很大,设计了强鲁棒非线性姿态控制律,以增强控制系统的抗扰动和适应性能力。

关键词：空间站组装再对接机械臂控制力矩陀螺鲁棒姿态控制

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液压电梯PLC控制系统的优化设计

机床电器 2000年第2期27卷 16-17,43页

作者：刘福才史宝森卜劭华燕山大学电气工程学院黑龙江省地震局

本文提出了减少PLC的I/O点数的几种有效方法 ,这些方法不仅适用于液压电梯 ,而且可以推广到机械电梯PLC控制系统中 ,对于减少电梯PLC控制系统的成本。

关键词：液压电梯 PLC 优化设计控制系统编码器

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航天器姿态跟踪系统的非线性鲁棒自适应控制

上海航天 2009年第5期26卷 1-5,45页

作者：宋斌卜劭华颜根廷上海宇航系统工程研究所上海201108

研究有未知惯量矩阵和干扰力矩的刚体航天器姿态跟踪。对此类多输入多输出、不确定非线性系统,提出了一种非线性鲁棒自适应控制策略,用Lyapunov直接法分析了闭环系统稳定性。理论分析表明,该控制器不仅保证闭环系统一致最终有界稳定,航... 详细信息

研究有未知惯量矩阵和干扰力矩的刚体航天器姿态跟踪。对此类多输入多输出、不确定非线性系统,提出了一种非线性鲁棒自适应控制策略,用Lyapunov直接法分析了闭环系统稳定性。理论分析表明,该控制器不仅保证闭环系统一致最终有界稳定,航天器姿态跟踪误差收敛至系统平衡点的一个较小领域,而且使闭环系统对航天器惯量参数有自适应能力,对有界干扰力矩具鲁棒性。仿真结果表明:所设计的非线性鲁棒自适应控制器有效。

关键词：刚体航天器姿态跟踪鲁棒自适应控制非线性控制 Lyapunov分析

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结晶器位置环系统的建模与鲁棒控制器设计

燕山大学学报 2001年第Z1期25卷 45-48页

作者：方一鸣卜劭华王益群燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

针对液压伺服驱动连铸结晶器位置环控制对象,利用英国SOLARTRON公司生产的1250频率特性分析仪测取了其对数幅频特性,并拟合得到被控对象的较准确的数学模型.针对被控对象存在参数时变性、不确定性和高频未建模动态,同时为抑制系统输出... 详细信息

针对液压伺服驱动连铸结晶器位置环控制对象,利用英国SOLARTRON公司生产的1250频率特性分析仪测取了其对数幅频特性,并拟合得到被控对象的较准确的数学模型.针对被控对象存在参数时变性、不确定性和高频未建模动态,同时为抑制系统输出端测量噪声的影响,采用输出端混合灵敏度的方法,设计了液压伺服驱动连铸结晶器位置环控制系统的降阶鲁棒控制器.仿真结果表明,所设计的控制器使闭环系统较好地跟踪了10Hz的正弦输入信号,达到了期望性能,系统有较好的鲁棒性.

关键词：液压伺服,建模,混合灵敏度,位置环.

磁补偿微重力环境实现及磁流体微重力内角流动研究

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化工学报 2020年第8期71卷 3490-3499页

作者：沈逸张泽宇梁益涛黄永华耑锐张亮卜劭华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201108

由于表面张力的作用,流体在微重力环境中沿一定夹角的内角壁面爬升过程与常重力状态不同。为了对微重力内角流动的物理过程进行研究,利用磁补偿方法搭建了常温磁流体微重力补偿实验台,实现了目标区域内纵向小于5%非均匀度的磁补偿微重... 详细信息

由于表面张力的作用,流体在微重力环境中沿一定夹角的内角壁面爬升过程与常重力状态不同。为了对微重力内角流动的物理过程进行研究,利用磁补偿方法搭建了常温磁流体微重力补偿实验台,实现了目标区域内纵向小于5%非均匀度的磁补偿微重力环境。并对不同重力条件下水基磁流体沿若干材料内角爬升过程进行了可视化实验研究,探究了微重力环境下流体与材料间的接触角以及内角角度对液体导流性能的影响以及毛细流动规律。结果表明,在满足Concus-Finn条件时,液面爬升高度和重力加速度近似呈反比关系。接触角和内角角度越小,流体输运能力越强,且重力水平越低,越为明显。当不满足Concus-Finn条件时,液面爬升高度和重力加速度近似呈线性关系,接触角和内角角度对流体输运能力的影响并不明显。

关键词：微重力毛细流动磁补偿水基磁流体接触角内角