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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

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基于扩张观测器的欠驱动船舶轨迹跟踪低频学习自适应动态面输出反馈控制

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控制理论与应用 2019年第6期36卷 867-876页

作者：沈智鹏邹天宇王茹大连海事大学船舶电气工程学院

针对速度不可测的三自由度欠驱动船舶轨迹跟踪控制问题,考虑船舶存在模型参数不确定项以及外界环境干扰未知情况,提出一种基于扩张观测器的欠驱动船舶轨迹跟踪低频学习自适应动态面输出反馈控制策略.该策略构造扩张观测器估计船舶速度向... 详细信息

针对速度不可测的三自由度欠驱动船舶轨迹跟踪控制问题,考虑船舶存在模型参数不确定项以及外界环境干扰未知情况,提出一种基于扩张观测器的欠驱动船舶轨迹跟踪低频学习自适应动态面输出反馈控制策略.该策略构造扩张观测器估计船舶速度向量,利用神经网络算法逼近模型参数不确定项,然后采用动态面控制技术避免对虚拟控制律直接求导,简化控制律计算过程,并引入低频增益学习技术消除外界扰动导致控制信号产生高频振荡,最后选取李雅普诺夫函数证明该控制律能够保证船舶跟踪闭环系统中所有误差信号一致最终有界.仿真结果表明,本文所设计控制器对船舶模型参数不确定项及外界环境干扰具有较强的鲁棒性,能够实现对船舶轨迹的有效跟踪.

关键词：欠驱动船舶轨迹跟踪扩张观测器自适应动态面控制输出反馈控制低频学习控制系统稳定性

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基于神经网络观测器的船舶轨迹跟踪递归滑模动态面输出反馈控制

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控制理论与应用 2018年第8期35卷 1092-1100页

作者：沈智鹏张晓玲张宁郭戈大连海事大学船舶电气工程学院辽宁大连116026

针对三自由度全驱动船舶速度向量不可测问题,考虑船舶模型参数和外部环境扰动均未知的情况,提出一种基于神经网络观测器的船舶轨迹跟踪递归滑模动态面输出反馈控制方法.该方法设计神经网络自适应观测器估计船舶速度向量,且利用神经网络... 详细信息

针对三自由度全驱动船舶速度向量不可测问题,考虑船舶模型参数和外部环境扰动均未知的情况,提出一种基于神经网络观测器的船舶轨迹跟踪递归滑模动态面输出反馈控制方法.该方法设计神经网络自适应观测器估计船舶速度向量,且利用神经网络逼近模型参数不确定项,综合考虑船舶位置和速度误差之间关系构造递归滑模面,再采用动态面控制技术设计轨迹跟踪控制律和参数自适应律,并引入低频增益学习方法消除外界扰动导致的高频振荡控制信号.选取李雅普诺夫函数证明了该控制律能够保证轨迹跟踪闭环系统内所有信号的一致最终有界性.最后,基于一艘供给船进行仿真验证,结果表明,船舶轨迹跟踪响应速度快,所设计控制器对系统模型参数摄动及外界扰动具有较强的鲁棒性.

关键词：船舶轨迹跟踪神经网络观测器滑模控制动态面控制低频学习输出反馈控制控制系统稳定性

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考虑测量噪声的双液压缸同步控制方法研究

考虑测量噪声的双液压缸同步控制方法研究

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作者：刘雷南京理工大学

学位级别：硕士

火箭炮发射装置双液压缸伺服系统是高度非线性的系统,其非线性特性主要表现在火箭炮发射装置的机构非线性(两个液压缸活塞杆位移与火箭炮发射架的转角之间的非线性关系)、阀的压力动态特性等,另外测量噪声的问题也影响着伺服系统同步控... 详细信息

火箭炮发射装置双液压缸伺服系统是高度非线性的系统,其非线性特性主要表现在火箭炮发射装置的机构非线性(两个液压缸活塞杆位移与火箭炮发射架的转角之间的非线性关系)、阀的压力动态特性等,另外测量噪声的问题也影响着伺服系统同步控制跟踪精度。以双液压缸同步驱动火箭炮发射装置伺服系统为对象,开展高性能同步控制方法研究,以缩短调转火箭炮发射装置的时间。针对以上问题,主要展开了以下几个方面的研究工作:1、根据相关技术指标要求完成了对火箭炮发射装置双液压缸同步伺服驱动系统的主要参数的初步设计以及一些主要元部件的选型。建立了由双液压缸同步驱动火箭炮发射装置的伺服系统非线性数学模型,该模型考虑了系统主要的非线性特性、模型不确定性,更加准确地揭示了实际系统的物理特性,为后续设计高精度的非线性控制器奠定了基础。2、针对系统存在的测量噪声问题,设计两种控制器即基于期望补偿的鲁棒自适应控制策略和基于低频学习的鲁棒自适应控制策略,来使其降低对控制器性能的影响。前者因采用期望指令信号代替实际输出,参数自适应律对传感器的测量值依赖较小,同时将残差及不确定非线性进行鲁棒;后者在参数自适应律中融合了一种新型的低频学习来降低传感器测量噪声的影响,并且利用双出杆液压缸位置伺服系统实验平台对基于低频学习的鲁棒自适应控制方法进行了实验验证。3、基于火箭炮发射装置的双液压缸同步驱动非线性数学模型,设计了高阶滑模控制策略和基于低频学习的交叉耦合鲁棒控制策略,且都保持系统高性能的同步跟踪误差。相比于高阶滑模控制,后者将同步耦合误差的概念引入到控制器的设计中,同时考虑到了测量噪声的影响,理论上进行了严格的证明,并且以AMESim和Simulink作为仿真平台,通过联合仿真结果分析,验证了所提控制方法的正确性。

关键词：发射装置测量噪声低频学习交叉耦合同步控制

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全驱动船舶轨迹跟踪的自适应动态面控制研究

全驱动船舶轨迹跟踪的自适应动态面控制研究

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作者：张晓玲大连海事大学

学位级别：硕士

对于操纵性能与安全性能要求较高的船舶,如浮式采油-储油-卸油船、穿梭运输邮轮、补给船和半潜式钻井平台等,一般采用全驱动配置以实现其目标。在进行某些特定的工程作业如深海勘探、海底管道建设、供给和海上石油钻探等时,需要船舶精... 详细信息

对于操纵性能与安全性能要求较高的船舶,如浮式采油-储油-卸油船、穿梭运输邮轮、补给船和半潜式钻井平台等,一般采用全驱动配置以实现其目标。在进行某些特定的工程作业如深海勘探、海底管道建设、供给和海上石油钻探等时,需要船舶精确地按照预定的航线航行,由于所航行的环境、船舶自身特性等,多耦合、强非线性的水面船舶不可避免地遭受环境干扰以及存在着动态不确定性,这使得水面船舶轨迹跟踪控制设计极具挑战性。因此,研究全驱动船舶轨迹跟踪控制问题具有重要的理论意义和实际工程价值。首先,针对遭受未知外部环境扰动的三自由度全驱动船舶的轨迹跟踪控制问题,提出带扰动观测器的自适应动态面滑模控制方法。该方法设计扰动观测器估计外部环境扰动并进行前馈补偿,采用自适应律估计扰动观测误差的界,提高控制精度,结合动态面技术构造控制器,避免微分爆炸。其次,针对存在模型不确定项和未知外部环境扰动的三自由度全驱动船舶的轨迹跟踪控制问题,提出基于非线性增益递归滑模的自适应动态面控制方法。该方法引入神经网络逼近模型不确定项,采用自适应律估计神经网络逼近误差与扰动总和的界,综合考虑船舶位置和速度误差之间关系设计递归滑模面,并应用一种非线性增益函数构造动态面控制器,增强控制系统对自身参数摄动的非脆弱性。然后,针对模型参数完全未知、遭受未知外部环境扰动及速度向量不可测的三自由度全驱动船舶的轨迹跟踪控制问题,提出基于神经网络观测器的低频学习自适应递归滑模动态面输出反馈控制方法。该方法设计神经网络自适应观测器估计船舶速度向量,引入神经网络逼近船舶模型未知项,结合递归滑模动态面技术构造控制器,并采用低频增益学习方法消除外界扰动引起的高频振荡控制信号。最后,以一艘供给船为对象进行直线轨迹和圆轨迹跟踪的仿真研究,结果表明,所设计控制器输出合理有效,对外部环境扰动及模型未知部分具有较强的鲁棒性,船舶轨迹跟踪响应速度快、精度高,能够实现控制目标。

关键词：船舶轨迹跟踪自适应动态面控制神经网络递归滑模低频学习

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