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双曲正弦非线性跟踪微分器设计

西安交通大学学报 2015年第1期49卷 107-111,138页

作者：卜祥伟吴晓燕张蕊朱付景空军工程大学防空反导学院西安710051

针对传统跟踪微分器算法复杂、参数整定困难和噪声抑制能力有限的不足,设计了一种新型双曲正弦非线性跟踪微分器(HNTD)。引入终端吸引子函数和双曲正弦函数构造了HNTD的跟踪函数,并证明了其全局一致渐近稳定性。通过仿真分析设计参数变... 详细信息

针对传统跟踪微分器算法复杂、参数整定困难和噪声抑制能力有限的不足,设计了一种新型双曲正弦非线性跟踪微分器(HNTD)。引入终端吸引子函数和双曲正弦函数构造了HNTD的跟踪函数,并证明了其全局一致渐近稳定性。通过仿真分析设计参数变化对HNTD频域特性的影响,为其设计参数的整定提供参考。双曲正弦函数既能保证HNTD状态收敛的快速性,又能有效避免平衡点附近的颤振现象;终端吸引子函数则保证了HNTD对噪声良好的抑制效果。仿真结果表明,HNTD的跟踪和滤波效果与传统跟踪微分器相比,不仅结构形式简单、设计参数相对较少、整定规则明确,而且在跟踪精度、响应速度和滤波能力等方面均具有一定的优势。

关键词：非线性跟踪微分器终端吸引子函数双曲正弦函数抑制噪声

基于自适应非线性跟踪微分器的直线电机位置和速度检测方法

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电机与控制学报 2023年第10期27卷 24-33页

作者：周世炯李耀华史黎明范满义张明远刘进海中国科学院电工研究所中国科学院电力电子与电力驱动重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为了解决直线电机的位置和速度检测的问题,设计了基于激光器阵列的光栅传感器位置检测系统,提出一种利用非线性跟踪微分器的直线电机速度测量方法,对电机动子位置进行准确跟踪以及对动子的速度进行测量。针对传统的非线性跟踪微分器在... 详细信息

为了解决直线电机的位置和速度检测的问题,设计了基于激光器阵列的光栅传感器位置检测系统,提出一种利用非线性跟踪微分器的直线电机速度测量方法,对电机动子位置进行准确跟踪以及对动子的速度进行测量。针对传统的非线性跟踪微分器在一定速度下处理测量噪声干扰和相位延迟存在矛盾的问题,设计了一种自适应非线性跟踪微分器,其参数能够跟随电机动子的运动速度自动调整,频率特性分析证明了其良好的微分特性。仿真和实验结果均证明了所设计的直线电机光栅位置检测方法和自适应非线性跟踪微分器测速的有效性,在电机运行的全速范围内都能够很好地抑制测量误差以及滤波效应带来的延迟,获得全程精确且快速的电机动子位置信号和速度输出信号。

关键词：直线电机光栅传感器位置和速度检测自适应参数非线性跟踪微分器全速范围

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非线性跟踪微分器在半捷联稳定平台中的应用

电光与控制 2020年第1期27卷 107-110页

作者：史鹏杰张红刚高军科光电控制技术重点实验室河南洛阳471000 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所河南洛阳471000

针对半捷联稳定平台中框架角速率的提取问题,首次提出了一种基于非线性跟踪微分器的测速方案,此方案可以避免常规差分测速带来的误差放大问题,并且可以利用预报补偿方法解决非线性跟踪微分器带来的相位延迟问题。数值仿真和实验结果表明... 详细信息

针对半捷联稳定平台中框架角速率的提取问题,首次提出了一种基于非线性跟踪微分器的测速方案,此方案可以避免常规差分测速带来的误差放大问题,并且可以利用预报补偿方法解决非线性跟踪微分器带来的相位延迟问题。数值仿真和实验结果表明,非线性跟踪微分器可以从框架角位置信号中准确地提取角速率信号,实验证明了基于非线性跟踪微分器的半捷联稳定方法与直接稳定方法对低频角扰动的隔离能力相当,并证明了非线性跟踪微分器在半捷联稳定平台中应用的可行性和有效性。

关键词：非线性跟踪微分器半捷联稳定平台角速率估计

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基于双曲函数的非线性跟踪微分器

系统科学与数学 2017年第2期37卷 321-327页

作者：王艳刘斌天津复杂系统控制理论与应用重点实验室天津300384 天津理工大学自动化学院天津300384

双曲正切函数和反双曲正弦函数是光滑的连续函数,在其定义域内都是单调递增函数.文章利用双曲正切函数和反双曲正弦函数共同构造了二阶非线性跟踪微分器的加速度函数,证明了跟踪微分器的收敛性,并通过仿真实验分析了跟踪微分器的频域特... 详细信息

双曲正切函数和反双曲正弦函数是光滑的连续函数,在其定义域内都是单调递增函数.文章利用双曲正切函数和反双曲正弦函数共同构造了二阶非线性跟踪微分器的加速度函数,证明了跟踪微分器的收敛性,并通过仿真实验分析了跟踪微分器的频域特性.仿真实验结果表明,该跟踪微分器可以对输入信号进行低通滤波,而且在跟踪精度,响应速度方面有不错的效果,参数相对减少,整定有一定的规律性.

关键词：双曲正切函数反双曲正弦函数非线性跟踪微分器频域特性噪声抑制

非线性跟踪微分器在光电吊舱跟踪系统中的应用研究

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电视技术 2020年第4期44卷 39-43页

作者：魏志强程勇策辛林杰马希超中国电子科技集团公司第三研究所北京100015

针对光电吊舱跟踪过程中出现的滞后或超调问题,引入非线性跟踪微分器,实现跟踪微分器PD控制。详细介绍了非线性跟踪微分器的实现原理,建立了基于跟踪微分器PD位置控制模型,既可对给定信号进行滤波,避免引入噪声,又能为给定阶跃输入信号... 详细信息

针对光电吊舱跟踪过程中出现的滞后或超调问题,引入非线性跟踪微分器,实现跟踪微分器PD控制。详细介绍了非线性跟踪微分器的实现原理,建立了基于跟踪微分器PD位置控制模型,既可对给定信号进行滤波,避免引入噪声,又能为给定阶跃输入信号安排过渡过程,减少调节时间,实现输入信号平滑,避免控制系统过冲。仿真试验表明,同传统PD控制相比,非线性跟踪微分器PD控制跟踪精度提高近5倍。

关键词：光电吊舱非线性跟踪微分器跟踪系统 PD控制

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基于非线性跟踪微分器的编码器数据采集应用

现代电子技术 2017年第21期40卷 149-152,157页

作者：曲云昭李洪文邓永停王晶中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

针对某望远镜转台使用的SSI接口绝对式编码器,提出基于FPGA读取编码器信号的方案,并给出非线性跟踪微分器的测速滤波方法,同时采用预报补偿的方法解决滤波后的相位延迟问题。根据读取到的编码器位置信息,能够准确快速地估计出速度值,滤... 详细信息

针对某望远镜转台使用的SSI接口绝对式编码器,提出基于FPGA读取编码器信号的方案,并给出非线性跟踪微分器的测速滤波方法,同时采用预报补偿的方法解决滤波后的相位延迟问题。根据读取到的编码器位置信息,能够准确快速地估计出速度值,滤除信号中的随机噪声干扰。该方案不依赖对象模型,算法简单,调节参数少,计算量小,易于在工程中实现。通过仿真分析和实验验证表明,该方案能够准确读取绝对式编码器码值,根据码值信息估计速度信息,转台以0.05(°)/s转动时,速度波动方差降低了3.46(″)/s,改善了低速运行的平稳性。实验证明了该方法的准确性和有效性,具有良好的使用价值。

关键词：非线性跟踪微分器绝对式编码器速度估计滤波

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利用非线性跟踪微分器测速测加速度的研究

仪表技术与传感器 2013年第1期 105-107页

作者：乔冠宇高慧斌中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

针对在光电跟踪伺服系统中常规差分测速度和测加速度高频时带来的误差放大问题,文中提出了将非线性跟踪微分器应用于测速测加速度环节的方法,利用位置传感器测出的位置信号,能快速准确的估计出速度和加速度信息。该方法不基于对象模型,... 详细信息

针对在光电跟踪伺服系统中常规差分测速度和测加速度高频时带来的误差放大问题,文中提出了将非线性跟踪微分器应用于测速测加速度环节的方法,利用位置传感器测出的位置信号,能快速准确的估计出速度和加速度信息。该方法不基于对象模型,计算量小,简便且易于实现,同时也无需额外的硬件开销。文中在进行大量数值仿真分析的同时,进行了实验验证。结果表明,伺服跟踪系统在低速(0.03°/s)情况下,速度和加速度的波动方差分别降低了7.56″/s和11.52″/s2。并且在低速跟踪时平稳无抖动。文中方法有效可行,为今后伺服系统速度闭环提供了新的思路。

关键词：非线性跟踪微分器差分测速速度、加速度估计低速跟踪

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基于非线性跟踪微分器的异步电机前馈控制

电机与控制应用 2013年第4期40卷 37-40,46页

作者：陈友焰毕淑娥游林儒乔飞华南理工大学自动化学院广东广州510640

传统的异步电机转速电流双闭环系统中,为了避免高频噪声导致系统振荡,速度调节器和电流周节器都采用PI调节器。在要求电机转速快速跟踪给定信号且电机惯性较大时,PI调节器的积分滞后效应易导致速度环超调甚至振荡,单纯采用反馈控制很难... 详细信息

传统的异步电机转速电流双闭环系统中,为了避免高频噪声导致系统振荡,速度调节器和电流周节器都采用PI调节器。在要求电机转速快速跟踪给定信号且电机惯性较大时,PI调节器的积分滞后效应易导致速度环超调甚至振荡,单纯采用反馈控制很难解决快速性和稳定性之间的矛盾。采用前馈控制可使系统实现完全补偿,极大地扩展了系统带宽,从而改善了系统的快速性,同时可避免快速性和稳定性之间的矛盾。提出了一种基于非线性跟踪微分器的异步电机前馈控制技术,可用于对跟随性能要求高的随动系统。

关键词：异步电机 PI调节器非线性跟踪微分器前馈控制

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非线性跟踪微分器稳态性能分析及仿真研究

光电技术应用 2010年第5期25卷 80-82页

作者：杨光达周游光电信息控制和安全技术重点实验室河北三河065201 北京理工大学自动化学院北京100081

针对非线性跟踪微分器无法实现对所有输入信号的无差跟踪问题,研究3种不同形式跟踪微分器的稳态性能.通过分析抑制函数的特性和典型输入情况下系统的稳态误差,确定其适用范围,并对推论结果进行验证.仿真实验表明,非线性跟踪微分器为一... 详细信息

针对非线性跟踪微分器无法实现对所有输入信号的无差跟踪问题,研究3种不同形式跟踪微分器的稳态性能.通过分析抑制函数的特性和典型输入情况下系统的稳态误差,确定其适用范围,并对推论结果进行验证.仿真实验表明,非线性跟踪微分器为一阶无差系统,只能实现对阶跃输入信号的无差跟踪.

关键词：非线性跟踪微分器稳态性能无差度