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第三十九届中国控制会议

作者： Shusen Yuan jianyong yao Wenxiang Deng Guolai Yang Xiang Ma School of Mechanical Engineering Nanjing University of Science and Technology

Aiming at parametric uncertainties and unmodeled disturbances of tank turret-gun control systems, this paper presents an adaptive control scheme via full state feedback. The basic idea of this control scheme is to combine adaptive control with extended state observer through back stepping method. The control scheme can effectively improve the stabilization accuracy of the marching tank. Based on the interaxial coupling nonlinear dynamic model of the tank turret-gun systems, an extended state observer is constructed to observe the unmodeled disturbance of the systems in real time to suppress its adverse effects and a parameter adaptive law is designed to learn and compensate the parametric uncertainties of the tank turret-gun control systems. The proposed active disturbance rejection adaptive control algorithm can simultaneously deal with the parametric uncertainties and unmodeled disturbances of the tank gun control systems. As a result, it can avoid the problem of high-gain feedback and improve the servo performance of the tank turret-gun control system. The controller theoretically has asymptotic tracking performance in the presence of parametric uncertainties and constant disturbances. In addition, prescribed transient tracking performance and final tracking accuracy can also be guaranteed when existing time-variant uncertain nonlinearities. A large number of comparative simulation results are obtained to verify the high performance nature of the proposed control strategy.

关键词： tank turret-gun control systems unmodeled disturbance adaptive control extended state observer

来源： cnki会议评论

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基于神经网络的缠绕过程张力积分鲁棒控制

机械工程学报 2021年第24期57卷 74-82页

作者：米君杰姚建勇邓文翔南京理工大学机械工程学院南京210094 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

纤维缠绕系统是典型的非线性系统,缠绕过程张力控制精度决定了缠绕制品成型品质,然而系统非线性特性、摩擦及外干扰等严重制约了缠绕过程张力控制性能的提升。目前现有方法主要以收/放卷两轴同步控制为基础,通过解耦等复杂操作展开张力... 详细信息

纤维缠绕系统是典型的非线性系统,缠绕过程张力控制精度决定了缠绕制品成型品质,然而系统非线性特性、摩擦及外干扰等严重制约了缠绕过程张力控制性能的提升。目前现有方法主要以收/放卷两轴同步控制为基础,通过解耦等复杂操作展开张力控制研究,计算量大且不利于控制算法的应用。为了避免上述问题并准确描述缠绕系统张力产生机理和实际的摩擦特性,建立简化的缠绕系统非线性数学模型。同时以自适应作为神经网络权值训练方法,基于自适应神经网络设计出干扰量的逼近函数,在基于连续积分鲁棒(RISE)控制器设计的控制律中补偿扰动的影响,并基于Lyapunov稳定性理论证明了系统的渐近稳定性。最后,给出所提出控制器与现有方法的对比验证实例,结果表明所提出基于神经网络扰动补偿的积分鲁棒控制显著增强了系统抑制外干扰的能力,提升了张力控制精度。

关键词：缠绕张力张力控制神经网络干扰补偿积分鲁棒控制参数自适应

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机电伺服系统鲁棒自适应重复控制

上海交通大学学报 2016年第9期50卷 1486-1492页

作者：邓文翔马吴宁姚建勇南京理工大学机械工程学院南京210094

针对执行周期性任务的机电伺服系统,设计了一种基于傅里叶级数近似的鲁棒自适应重复控制器,以抑制呈现一定周期性的建模不确定性对伺服性能的不利影响.通过对周期性的建模不确定性进行傅里叶级数近似,将自适应补偿和误差符号积分鲁棒(RI... 详细信息

针对执行周期性任务的机电伺服系统,设计了一种基于傅里叶级数近似的鲁棒自适应重复控制器,以抑制呈现一定周期性的建模不确定性对伺服性能的不利影响.通过对周期性的建模不确定性进行傅里叶级数近似,将自适应补偿和误差符号积分鲁棒(RISE)反馈相结合,其中自适应律用于处理系统参数不确定性,而RISE鲁棒控制律则可抑制其他非周期性建模不确定性,且鲁棒增益可自动调节.基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统半全局渐近稳定,且系统所有信号有界.仿真结果表明,所提出的控制策略具有很好的建模不确定性抑制能力,可显著提高机电伺服系统的跟踪精度.

关键词：机电伺服系统建模不确定性周期性鲁棒自适应重复控制

基于Michelson干涉仪的光纤AE传感器的研究

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光通信研究 2008年第2期 64-67页

作者：姚建永张森武汉职业技术学院光电子技术系湖北武汉430074

文章介绍了光纤传感器的应用和S状光纤声发射(Acoustic Emission,AE)传感器的结构,给出了此类光纤AE传感器与超声波之间的相互作用,以及基于光纤Michelson干涉仪的此类光纤AE传感器灵敏度的理论分析,最后得到的灵敏度理论分析结论与MAT... 详细信息

文章介绍了光纤传感器的应用和S状光纤声发射(Acoustic Emission,AE)传感器的结构,给出了此类光纤AE传感器与超声波之间的相互作用,以及基于光纤Michelson干涉仪的此类光纤AE传感器灵敏度的理论分析,最后得到的灵敏度理论分析结论与MATLAB模拟结果相一致。

关键词： Michelson干涉仪光纤声发射传感器灵敏度

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变负载柔性机械臂复合学习控制

西安交通大学学报 2022年第1期56卷 61-69页

作者：曹怀磊邓文翔姚建勇南京理工大学机械工程学院南京210094

针对末端负载质量变化的柔性连杆机械臂运动轨迹跟踪控制问题,提出了一种结合径向基神经网络(RBFNN)和干扰观测器(DOB)的复合学习控制方法。利用RBFNN逼近连杆柔性引起的非线性不确定性,构造DOB实时估计包括负载变化、非线性摩擦、RBFN... 详细信息

针对末端负载质量变化的柔性连杆机械臂运动轨迹跟踪控制问题,提出了一种结合径向基神经网络(RBFNN)和干扰观测器(DOB)的复合学习控制方法。利用RBFNN逼近连杆柔性引起的非线性不确定性,构造DOB实时估计包括负载变化、非线性摩擦、RBFNN逼近误差等效应的集中干扰,将两者用于控制器的前馈补偿设计以提升系统跟踪性能,同时设计鲁棒反馈控制律保证系统的稳定性。通过Lyapunov稳定性理论证明了所提控制方法可保证跟踪误差的有界性和闭环系统的稳定性。基于柔性机械臂平台的对比实验结果表明:所提控制方法在不同负载下可以保持跟踪精度在0.5%以内,负载变化引起的误差变化不超过2%;与仅使用神经网络的控制方法相比,跟踪性能提升了24.7%。

关键词：柔性机械臂轨迹跟踪神经网络干扰观测器复合学习控制

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采用干扰估计的液压系统自适应鲁棒控制

西安交通大学学报 2016年第8期50卷 123-129页

作者：徐张宝马大为姚建勇马威南京理工大学机械工程学院南京210094 中航工业洪都集团660所南昌330000

针对液压伺服系统的建模不确定性和未建模不确定性问题,提出基于精确干扰估计的自适应鲁棒控制算法。该算法通过反步方法融合了有限时间干扰观测器和自适应鲁棒控制器;有限时间干扰观测器用于估计非匹配集中干扰,能够保证有限时间精确... 详细信息

针对液压伺服系统的建模不确定性和未建模不确定性问题,提出基于精确干扰估计的自适应鲁棒控制算法。该算法通过反步方法融合了有限时间干扰观测器和自适应鲁棒控制器;有限时间干扰观测器用于估计非匹配集中干扰,能够保证有限时间精确估计干扰;自适应鲁棒控制器用于处理系统参数不确定性并保证闭环系统稳定性。该算法理论上能够保证描述的瞬时控制精度和稳态跟踪误差,并且在某一时间T1后取得渐近跟踪性能。实验结果表明:该算法能够准确估计非匹配干扰,系统稳态跟踪误差最大约为0.06mm,相对跟踪误差约为0.15%,系统跟踪精度得到了提高。

关键词：参数不确定性不确定非线性精确干扰估计自适应鲁棒液压系统

采用跃度模型和干扰估计的并联式加注机器人分散鲁棒控制

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西安交通大学学报 2019年第3期53卷 164-174页

作者：赵纯于存贵徐强姚建勇南京理工大学机械工程学院南京210094

针对液压驱动型并联式加注机器人的空间轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于机器人跃度模型和关节扰动估计的分散鲁棒控制策略。通过并联机器人的跃度反解模型将系统基于笛卡尔空间的理想期望轨迹映射为各独立关节的期望轨迹,同时将关节间... 详细信息

针对液压驱动型并联式加注机器人的空间轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于机器人跃度模型和关节扰动估计的分散鲁棒控制策略。通过并联机器人的跃度反解模型将系统基于笛卡尔空间的理想期望轨迹映射为各独立关节的期望轨迹,同时将关节间的耦合交联项处理为各驱动单元的时变外部干扰,进而将并联机器人分解成一组受有界外部扰动关节子系统的集合。针对各独立关节,算法通过反步方法融合了扩张状态观测器和鲁棒控制器,其中扩张状态观测器主要用来实现对关节中匹配不确定性与不匹配不确定性(包括外部扰动和非线性建模误差)的精确估计和补偿,鲁棒控制器用于抑制扰动中超出观测器带宽的快速时变项和其他误差项。通过构造Lyapunov函数从理论上验证了整个闭环系统的稳定性。实验结果表明,提出的控制器能准确估计和补偿各关节子系统中存在的匹配与不匹配不确定性,同时系统具有良好的轨迹跟踪性能和较强的抗干扰能力。

关键词：并联式加注机器人电液伺服系统跃度反解建模扩张状态扰动观测器分散鲁棒控制

基于修正LuGre模型的自适应鲁棒控制在机电伺服系统中的应用

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机械工程学报 2014年第22期50卷 207-212页

作者：吴跃飞马大为姚建勇乐贵高南京理工大学机械工程学院南京210094

机电位置伺服系统是典型的非线性系统,且存在诸多不确定性,使得传统方法设计的闭环控制器往往不能满足系统的高性能需求。针对动态摩擦参数和系统负载特性未知的情况,为伺服系统设计一种基于动态面滤波法的自适应鲁棒跟踪策略。构造一... 详细信息

机电位置伺服系统是典型的非线性系统,且存在诸多不确定性,使得传统方法设计的闭环控制器往往不能满足系统的高性能需求。针对动态摩擦参数和系统负载特性未知的情况,为伺服系统设计一种基于动态面滤波法的自适应鲁棒跟踪策略。构造一个非线性观测器来估计摩擦力矩,利用动态面滤波器简化控制器的设计,设计自适应鲁棒控制器以提高系统的稳态控制精度及鲁棒性。基于Lyapunov稳定性定理证明闭环系统的所有信号半全局一致有界,通过适当选择设计参数及初始化误差变量,跟踪误差可收敛到原点的一个任意小邻域内。仿真和试验结果表明,该控制器能够能有效地抑制摩擦干扰对伺服系统的不利影响,显著提高了系统的控制精度,为提高伺服系统的动态跟踪性能奠定基础。

关键词：机电伺服系统动态面滤波法自适应鲁棒摩擦补偿

基于低频学习的电液位置伺服系统鲁棒自适应控制

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兵工学报 2019年第4期40卷 737-743页

作者：刘雷姚建勇马大为王广文南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

电液位置伺服系统存在高频干扰和传感器测量噪声,导致传统自适应控制参数收敛性差、性能一致性低等问题。针对这些问题,提出一种基于低频学习的鲁棒控制策略。设计低通滤波器修正电液位置伺服系统的自适应参数,将修正前后出现的残差反... 详细信息

电液位置伺服系统存在高频干扰和传感器测量噪声,导致传统自适应控制参数收敛性差、性能一致性低等问题。针对这些问题,提出一种基于低频学习的鲁棒控制策略。设计低通滤波器修正电液位置伺服系统的自适应参数,将修正前后出现的残差反馈到鲁棒自适应控制中构造新型控制律,滤除自适应律中存在的高频成分,从而有效地降低参数的波动程度,达到稳定收敛的目的。通过Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统的全局稳定性。对比实验结果表明,所提方法能够有效解决电液位置伺服系统在高频干扰和传感器测量噪声作用下的参数稳定收敛问题,同时获得了系统动态误差的渐进稳定性,实验取得了预期效果。

关键词：电液位置伺服系统低频学习鲁棒自适应控制稳定收敛