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永磁同步电机有限时间预设性能控制

控制理论与应用 2021年第4期38卷 479-488页

作者：陈子印林喆贾鹤鸣王鹏中国空间技术研究院北京空间机电研究所北京100093 三明学院信息工程学院福建三明365004 南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为实现扰动作用下对永磁同步电机角位置伺服系统的高瞬态和稳态跟踪性能控制,本文提出一种具有预设性能约束的有限时间控制方法.首先,设计扰动观测器实现对负载力矩扰动的估计与补偿.其次,引入有限时间预设性能函数以保证角跟踪误差的... 详细信息

为实现扰动作用下对永磁同步电机角位置伺服系统的高瞬态和稳态跟踪性能控制,本文提出一种具有预设性能约束的有限时间控制方法.首先,设计扰动观测器实现对负载力矩扰动的估计与补偿.其次,引入有限时间预设性能函数以保证角跟踪误差的动态性能,并通过可逆变换将受不等式约束的角位置跟踪误差转换为等效的无约束误差形式.然后,将有限时间指令滤波反步法应用于控制器设计中,不仅可以避免“微分爆炸”的现象,而且能够保证跟踪误差的有限时间内收敛.最后,通过仿真实验验证了该算法的有效性和对扰动的鲁棒性.

关键词：永磁同步电机有限时间预设性能有限时间控制滤波反步法扰动观测器

早期非小细胞肺癌立体定向放射治疗剂量学特性研究

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早期非小细胞肺癌立体定向放射治疗剂量学特性研究

作者：陈子印清华大学

学位级别：硕士

肺癌是我国最为常见的恶性肿瘤之一,死亡率在恶性肿瘤中居首。早期非小细胞肺癌约占全部NSCLC的30%,对于早期NSCLC来说手术是首选,但是由于年龄、肿瘤的位置或者个人原因等一些患者无法手术,对于这些患者来说放射治疗是首选的治疗方式... 详细信息

肺癌是我国最为常见的恶性肿瘤之一,死亡率在恶性肿瘤中居首。早期非小细胞肺癌约占全部NSCLC的30%,对于早期NSCLC来说手术是首选,但是由于年龄、肿瘤的位置或者个人原因等一些患者无法手术,对于这些患者来说放射治疗是首选的治疗方式。近年来发展起来的基于现代放射治疗技术的体部立体定向放射治疗(SBRT),具有疗程短、单次剂量高、生物有效剂量(BED)高、局控率高等特点。由于SBRT单次剂量和生物有效剂量都很高,所以对这种较为特殊的放射治疗技术要严格限制正常组织的照射剂量,来降低相关放射损伤和并发症的发生。论文研究了呼吸门控技术和非共面野技术在立体定向放射治疗中的剂量学特性。首先给患者做呼吸门控定位和自由呼吸定位并在模拟机下观察患者的呼吸运动幅度。通过靶区体积、危及器官照射剂量和靶区剂量参数的比较发现,呼吸门控定位勾画的靶区在GTV和CTV方面大于自由呼吸定位,但是PTV体积明显被缩小了(P=0.000);应用相同条件制定的SBRT治疗计划在危及器官受量方面,呼吸门控定位降低大部分危及器官的受照剂量。在患侧肺和全肺的V2.5、V5、V20、V25、Dmean及健侧肺Dmean方面呼吸门控计划(Plan-RPM)都小于自由呼吸计划(Plan-FB),其他危及器官受量方面除脊髓和胸壁最大照射剂量差别无统计学意义外,其余均有统计学意义(P<0.05);在靶区参数(HI、CI)方面两种定位方式制定的计划差别无统计学意义。论文进一步比较了共面野SBRT计划(Plan-CO)和非共面野SBRT计划(Plan-Non)的剂量学特性,非共面野虽然增加了患侧肺和全肺的V2.5、V5及患侧肺Dmean,但是缩小了患侧肺和全肺的V20、V25和健侧肺的Dmean,增加了SBRT计划的剂量梯度,同时也降低了脊髓、食道、气管、胸壁危及器官的照射剂量,只有心脏的照射剂量方面两者无统计学差异。靶区剂量学参数的比较发现,非共面野提高了靶区的适型性,均匀性方面两者差异无统计学意义。两种技术的结合在剂量学方面有明显优势,在早期NSCLC的立体定向放射治疗中值得被推广运用。

关键词：体部立体定向放疗呼吸门控非共面野剂量学

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基于自适应反步法的自主水下机器人变深控制

华南理工大学学报（自然科学版） 2013年第1期41卷 15-20页

作者：贾鹤鸣宋文龙陈子印东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

为实现自主水下机器人(AUV)的高精度变深控制,基于AUV垂直面的运动学和非线性动力学模型,提出了神经网络自适应迭代反步控制方法,设计了运动学和动力学控制器.文中首先考虑AUV非线性模型的攻角和水动力阻尼系数的不确定性,设计神经网络... 详细信息

为实现自主水下机器人(AUV)的高精度变深控制,基于AUV垂直面的运动学和非线性动力学模型,提出了神经网络自适应迭代反步控制方法,设计了运动学和动力学控制器.文中首先考虑AUV非线性模型的攻角和水动力阻尼系数的不确定性,设计神经网络控制器来对纵倾运动中的非线性水动力阻尼项和外界海流干扰作用进行在线估计,并基于Lyapunov稳定性理论设计神经网络权值的自适应律,保证系统闭环信号的一致最终有界.最后通过两组仿真实验,比较了所设计的控制器在设定控制器增益参数下的系统响应和在扰动作用下的变深控制性能,结果表明,所设计的控制器具有较小的稳态误差和较高的跟踪精度.

关键词：自主水下机器人变深控制反步法神经网络自适应方法

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玻璃封装医用小型光纤光栅温度传感探头

光学精密工程 2017年第12期25卷 3105-3110页

作者：田赫陈天庭白岩王涛陈子印东北林业大学理学院黑龙江哈尔滨150040 东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨医科大学附属第一医院综合癌症中心黑龙江哈尔滨150001

针对体内测温、特别是肿瘤热疗体内温度实时监测对温度传感探头的体积、韧性和抗电磁干扰能力的要求,对医用小型光纤光栅温度传感探头进行了研究。提出了利用玻璃管封装短光纤布拉格光栅来有效避免应力引起的误差以及金属封装对电磁场... 详细信息

针对体内测温、特别是肿瘤热疗体内温度实时监测对温度传感探头的体积、韧性和抗电磁干扰能力的要求,对医用小型光纤光栅温度传感探头进行了研究。提出了利用玻璃管封装短光纤布拉格光栅来有效避免应力引起的误差以及金属封装对电磁场分布的影响,同时提出用医用聚氨酯套管包裹探头及光纤来有效地保护探头及光纤并使其具备很好的韧性。封装后,探头截面直径为1mm、长度约为4mm。实验测量了稳定温度源在不同温度下探头的反射波长响应和温度变化时探头的响应时间,并测量了医用热疗机加热猪肉时肉内部的温度变化过程。结果表明,体温范围内探头反射波长与温度的线性相关系数可达0.999 95,温度传感精度为0.2℃,探头最大响应时间约为4s,并能实时监测医用热疗机加热猪肉时其内部的温度变化。

关键词：温度传感光学传感医用传感器光纤布拉格光栅热疗

具有PID反馈增益的自主水下航行器反步法变深控制

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控制理论与应用 2012年第9期29卷 1139-1145页

作者：王宏健陈子印贾鹤鸣李娟哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001 东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040

本文针对海底地形测绘时自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)的变深控制问题,提出具有PID增益调节的AUV深度控制方法,基于反馈增益的反步法设计控制器,避免了采用传统反步法导致控制器中存在虚拟控制量的高阶导数问题;... 详细信息

本文针对海底地形测绘时自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)的变深控制问题,提出具有PID增益调节的AUV深度控制方法,基于反馈增益的反步法设计控制器,避免了采用传统反步法导致控制器中存在虚拟控制量的高阶导数问题;基于李雅普诺夫稳定性理论设计控制器参数消除了部分非线性项,得到的控制器的线性部分为状态变量的线性组合,具有PID控制器参数调节的形式;针对存在建模不精确、外界干扰和测量噪声时的闭环系统鲁棒性进行分析,保证了误差系统在扰动作用时的一致最终有界性.最后通过仿真实验验证了本文设计的控制器的有效性.

关键词：自主水下航行器变深控制反步法反馈增益鲁棒分析

输入受限下自主水下航行器路径跟踪的级联控制

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控制与决策 2021年第12期36卷 2964-2972页

作者：陈子印张利军林喆梁晓玲中国空间技术研究院北京空间机电研究所北京100093 西北工业大学航海学院西安710072 大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

针对自主水下航行器的路径跟踪控制问题,首先,将基于路径坐标系和虚拟向导概念建立的跟踪误差方程转换成一种新的级联系统表示形式,该级联系统由一个位置误差名义系统和与之级联的速度和航向误差子系统组成,与常规控制器求解相比,解耦... 详细信息

针对自主水下航行器的路径跟踪控制问题,首先,将基于路径坐标系和虚拟向导概念建立的跟踪误差方程转换成一种新的级联系统表示形式,该级联系统由一个位置误差名义系统和与之级联的速度和航向误差子系统组成,与常规控制器求解相比,解耦了位置误差与速度和航向误差子系统;其次,利用滤波反步法对速度和航向子系统进行求解,避免了反步法对虚拟控制量解析求导引起的“计算膨胀”的不足,并通过构造辅助系统对滤波误差和输入受限下的控制量残差进行补偿,基于李雅普诺夫稳定性理论保证了速度和航向子系统的有界收敛;再次,通过级联系统理论证明闭环跟踪误差系统所有信号的一致最终有界;最后,通过仿真实验验证所提级联控制的有效性.

关键词：自主水下航行器路径跟踪级联系统滤波反步法输入受限持续激励

基于反馈增益反步法欠驱动无人水下航行器三维路径跟踪控制

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控制理论与应用 2014年第1期31卷 66-77页

作者：王宏健陈子印贾鹤鸣李娟哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001 中国空间技术研究院北京空间机电研究所北京100076 东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040

针对欠驱动无人水下航行器的三维空间路径跟踪控制问题.基于虚拟向导建立载体坐标系下的三维路径跟踪运动学误差模型,首先设计跟踪误差反馈增益形式的线性控制项镇定位置跟踪系统,避免计算虚拟控制量导数的复杂形式;然后基于反步法设计... 详细信息

针对欠驱动无人水下航行器的三维空间路径跟踪控制问题.基于虚拟向导建立载体坐标系下的三维路径跟踪运动学误差模型,首先设计跟踪误差反馈增益形式的线性控制项镇定位置跟踪系统,避免计算虚拟控制量导数的复杂形式;然后基于反步法设计动力学控制器,通过合理的选择控制器参数消除了部分非线性项,简化了虚拟控制量的形式,同时避免了采用传统反步法设计控制器时存在的奇异值问题,基于李雅普诺夫稳定性理论设计鲁棒反馈补偿项,保证了闭环跟踪误差系统状态的一致最终有界.仿真实验表明本文设计控制器能够精确跟踪三维曲线路径,并对外界干扰具有较好的鲁棒性.

关键词：欠驱动无人水下航行器三维路径跟踪反步法反馈增益虚拟向导

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基于滤波反步法的三相永磁同步电机伺服控制

控制理论与应用 2017年第4期34卷 515-524页

作者：陈子印林喆康建兵贾鹤鸣于飞北京空间机电研究所北京100094 东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040

为解决永磁同步电机的角度伺服控制问题.基于dq轴坐标系建立的电机控制模型,采用滤波反步法设计位置伺服控制器,通过稳定二阶滤波过程逼近虚拟控制量的导数,避免了常规反步法中对虚拟控制量解析求导的繁琐过程.通过设计滤波误差补偿环节... 详细信息

为解决永磁同步电机的角度伺服控制问题.基于dq轴坐标系建立的电机控制模型,采用滤波反步法设计位置伺服控制器,通过稳定二阶滤波过程逼近虚拟控制量的导数,避免了常规反步法中对虚拟控制量解析求导的繁琐过程.通过设计滤波误差补偿环节,保证了滤波器输出信号对输入信号的跟踪精度.基于李雅普诺夫稳定性理论设计鲁棒项,保证了闭环跟踪误差的稳定性,并采用粒子群算法对控制器参数进行优化.最后,通过仿真实验结果表明了该算法的有效性,且具有较高的跟踪精度.

关键词：永磁同步电机伺服控制滤波反步法抗饱和粒子群优化

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欠驱动水下航行器三维直线航迹跟踪控制

控制理论与应用 2013年第4期30卷 443-453页

作者：王宏健陈子印边信黔贾鹤鸣李娟哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001 东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040

针对欠驱动水下航行器的三维直线航迹跟踪控制问题,基于虚拟向导建立了三维航迹跟踪误差模型,采用反馈增益反步法设计航迹跟踪控制器,通过合理选择控制器参数消除了部分非线性项,与传统反步法设计相比简化了虚拟控制量的形式,并且能够... 详细信息

针对欠驱动水下航行器的三维直线航迹跟踪控制问题,基于虚拟向导建立了三维航迹跟踪误差模型,采用反馈增益反步法设计航迹跟踪控制器,通过合理选择控制器参数消除了部分非线性项,与传统反步法设计相比简化了虚拟控制量的形式,并且能够避免基于视线法设计导引律时存在固有奇异值点的问题.基于李雅普诺夫稳定性理论分析了闭环跟踪误差系统的渐近稳定性.最后将设计的控制器应用于欠驱动水下航行器进行仿真实验,结果表明控制器具有精确的三维航迹的跟踪能力,并对外界干扰和模型参数不确定性具有较好的鲁棒性.

关键词：欠驱动水下航行器三维航迹跟踪控制反步法反馈增益虚拟向导