检索结果-南通市图书馆

PMSM参数辨识及其解耦自适应反步法控制研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

PMSM参数辨识及其解耦自适应反步法控制研究

作者：王梦秋江南大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有效率高、调速范围广以及结构简单等优点,是高效、高精度运动控制系统的理想驱动电机。高性能PMSM控制系统的设计及实现与电机参数密不可分,然而PMSM参数值会随着工况及运行... 详细信息

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有效率高、调速范围广以及结构简单等优点,是高效、高精度运动控制系统的理想驱动电机。高性能PMSM控制系统的设计及实现与电机参数密不可分,然而PMSM参数值会随着工况及运行环境的变换发生改变,这将对矢量坐标变化、控制器性能造成不利影响。此外,矢量控制时电流励磁、转矩分量间仍存在的动态耦合关系也直接影响到PMSM的动态性能,通过解耦控制技术可解决这一问题,但传统解耦控制技术多存在电机参数依赖问题,所以PMSM参数辨识研究极其必要。因此,为提高电机控制性能,本文将对PMSM参数辨识问题以及基于参数辨识的PMSM解耦控制方法进行研究。主要研究内容包括:(1)介绍PMSM数学模型,对其进行参数耦合性分析,并推导出相应的状态反馈解耦控制律。然后对矢量控制以及解耦控制的参数敏感性进行分析,为后续研究提供理论分析与技术支撑。(2)针对PMSM多参数辨识速度慢、精度低等问题,提出了一种基于改进樽海鞘群算法的参数辨识方法。考虑到原樽海鞘群算法的不足,采用自适应评估移动策略和邻域最优引领策略,加强了算法个体间信息交流与协作。通过引入反向学习策略对个体位置进行扰动,减小了参数误收敛的可能性。仿真验证了改进樽海鞘群算法在参数辨识速度及精度上的优势。(3)基于增量估计最小二乘算法,结合遗忘因子以及耦合辨识技术,提出了耦合增量估计最小二乘算法用于PMSM参数辨识。与传统增量估计最小二乘辨识算法相比,该算法避免了高维矩阵求逆,并且利用子系统耦合关系,克服了子系统参数向量重复计算问题,最大限度地减轻了计算负担,改善了辨识算法的收敛性能。此外,结合遗忘因子使算法具有了更好的跟踪PMSM时变参数的能力。仿真结果验证了该辨识算法的有效性。(4)为克服PMSM实际控制时参数时变和动态耦合对PMSM控制系统性能的影响,将PMSM参数在线辨识算法、状态反馈解耦以及反步法控制技术相结合,提出了PMSM解耦自适应反步法控制策略。该策略采用耦合增量估计最小二乘辨识算法在线辨识出PMSM参数,并将获得的参数反馈到解耦反步法控制器中。仿真与实验结果表明该策略能够较准确地辨识相应参数并且能够实现PMSM解耦控制。

关键词：永磁同步电机参数辨识状态反馈解耦反步法控制

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

多关节机器人的反步法控制及仿真研究

青岛大学学报（工程技术版） 2020年第1期35卷 39-44页

作者：李鹏高述勇杨杰迟洁茹青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学电子信息学院山东青岛266071

针对关节型机器人的轨迹跟踪控制问题,本文设计了基于反步法的控制器。利用反步法将复杂的非线性机器人系统分解成两个子系统,借助Lyapunov函数设计中间虚拟控制量,一直后推到整个系统,获取控制系统实际的控制律,同时利用积分环节将每... 详细信息

针对关节型机器人的轨迹跟踪控制问题,本文设计了基于反步法的控制器。利用反步法将复杂的非线性机器人系统分解成两个子系统,借助Lyapunov函数设计中间虚拟控制量,一直后推到整个系统,获取控制系统实际的控制律,同时利用积分环节将每个子系统串联起来,从而形成对整个系统的控制,并利用Lyapunov稳定性定理,证明了系统的稳定性。同时,以两自由度关节型机器人为研究对象,搭建仿真控制系统进行仿真分析。仿真结果表明,反步法控制不仅具有良好的动态和稳态性能,而且鲁棒性较强,说明该控制方法的轨迹跟踪控制有效可行。该研究具有良好的应用前景。

关键词：关节型机器人反步法控制跟踪控制稳定性

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于反步法的下肢外骨骼机器人控制研究

机电工程 2024年

作者：苏东海王海啸梁全郭新博王忠伟沈阳工业大学机械工程学院

针对下肢外骨骼预定轨迹的控制问题，在构建了二自由度机械腿的运动学和动力学模型的基础上，提出了一种非对称液压缸负载力、伸缩量与外骨骼转动扭矩、运动角度的转化关系，用采用反步法控制下肢外骨骼系统的运动轨迹。首先，采用D-H... 详细信息

针对下肢外骨骼预定轨迹的控制问题，在构建了二自由度机械腿的运动学和动力学模型的基础上，提出了一种非对称液压缸负载力、伸缩量与外骨骼转动扭矩、运动角度的转化关系，用采用反步法控制下肢外骨骼系统的运动轨迹。首先，采用D-H法建立了二自由度下肢外骨骼系统的运动学模型，研究了外骨骼末端执行器关节速度的变化关系，并利用拉格朗日动力学方程推导了外骨骼动力学的数学模型；然后，使用了液压缸负载力控制为机械腿运动提供了相应的扭矩，进而控制了下肢外骨骼的运动姿态；其次，针对下肢外骨骼运动时的高精度要求，利用反步法控制理论，建立了阀控非对称缸系统结合下肢外骨骼动力学系统整体的状态空间方程，利用下肢外骨骼液压伺服系统控制了下肢外骨骼进行了预定轨迹运动；最后，对AMESim软件与Visual Studio软件进行了联合仿真，对比分析了PID控制与反步法控制的精度问题。研究结果表明：针对下肢外骨骼预定轨迹控制，反步法控制误差最大值为2°，对比传统PID控制，误差降低了67%；设计的反步法控制器对于下肢外骨骼具有良好的控制精度。

关键词：电液伺服系统非对称液压缸反步法控制下肢外骨骼系统状态空间方程 D-H法 AMESim 控制精度

二自由度SCARA机器人位置的端口受控哈密顿与反步法协调控制

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

测控技术 2018年第3期37卷 41-46页

作者：李鹏杨杰迟洁茹张启杲青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学电子信息学院山东青岛266071 青岛国际机场新能源发展有限公司山东青岛266317

针对二自由度SCARA机器人系统使用单一控制方法难以实现快速、精准的位置跟踪控制的问题,设计了基于端口受控哈密顿(PCH)与反步法的协调控制。PCH用于保证系统稳态性能,反步法用于保证系统快速性。采用指数函数作为协调函数以实现协调... 详细信息

针对二自由度SCARA机器人系统使用单一控制方法难以实现快速、精准的位置跟踪控制的问题,设计了基于端口受控哈密顿(PCH)与反步法的协调控制。PCH用于保证系统稳态性能,反步法用于保证系统快速性。采用指数函数作为协调函数以实现协调控制策略,从而适应二自由度SCARA机器人的轨迹跟踪控制。该SCARA机器人系统,既能够实现系统快速的跟踪位置信号,又能够提高系统的输出信号的稳态性能。仿真实验表明,当存在干扰时,采用PCH与反步法的协调控制的二自由度SCARA机器人位置跟踪系统能够有效地结合两者的优点,系统的动态性能和稳态性能优良,且能够很好地抵抗外部干扰。

关键词： SCARA机器人端口受控哈密顿反步法控制位置跟踪控制

基于增量模型切换和反步控制法的船舶主动升沉补偿策略

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

舰船科学技术 2022年第18期44卷 111-115页

作者：张琴张蒸忠刘敦康董慧芳胡雄上海海事大学物流工程学院上海201306

由于海上波浪的升沉运动造成浮式起重船剧烈摇晃,导致海上风电设备在运输安装时的失准甚至碰撞损坏,为此本文提出基于增量模型切换和反步控制法的船舶主动升沉补偿策略。采用阶跃位置响应的实验建模方法,建立电缸主动升沉补偿系统模型;... 详细信息

由于海上波浪的升沉运动造成浮式起重船剧烈摇晃,导致海上风电设备在运输安装时的失准甚至碰撞损坏,为此本文提出基于增量模型切换和反步控制法的船舶主动升沉补偿策略。采用阶跃位置响应的实验建模方法,建立电缸主动升沉补偿系统模型;针对电缸主动升沉补偿系统时延的时变问题,提出补偿控制时的增量模型切换策略,并采用反步控制方法驱动电缸补偿浮式起重船的升沉运动,以此保证风电设备运输安装时的稳定性和精准性。试验结果表明,此策略较单模型补偿控制精度提高了50%,能有效保证风电设备安装时的精准性。

关键词：船舶升沉运动电缸主动补偿系统增量模型切换策略反步法控制

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

四旋翼无人机的位姿控制研究

四旋翼无人机的位姿控制研究

作者：杨璐璐河南科技大学

学位级别：硕士

四旋翼无人机是一种欠驱动无人机,具有6个自由度和4个控制输入。它的结构非常简单,从外形上看只有四个旋翼搭载了四个电机和飞行控制系统,相比于载人飞行器,四旋翼无人机具有体积小、飞行稳定等物理特征,以及强耦合、非线性、欠驱动等... 详细信息

四旋翼无人机是一种欠驱动无人机,具有6个自由度和4个控制输入。它的结构非常简单,从外形上看只有四个旋翼搭载了四个电机和飞行控制系统,相比于载人飞行器,四旋翼无人机具有体积小、飞行稳定等物理特征,以及强耦合、非线性、欠驱动等控制特性。因此,如何找到一种更好的控制方法是近年来国内外研究的热点问题。本文从以下几个方面对四旋翼无人机进行研究分析。(1)系统分析并研究了四旋翼无人机的国内外研究现状,并详细探讨了其现实研究意义与工程应用背景,在充分理解国内外研究背景的前提下,从实际应用角度出发,总结了四旋翼无人机目前的主要应用场景和应具备的基本功能;从控制方法的角度出发,梳理了国内外四旋翼无人机控制应用技术与理论成果及其发展趋势的全景路线图。(2)为实现四旋翼无人机的有效控制,以分析四旋翼无人机基本结构作为出发点,运用数理工具对四旋翼无人机的空气动力学特性和基本飞行原理进行精确表述,接着为便于准确表征与控制四旋翼无人机运动姿态,分别建立基于地面参考和基于机体参考的两大坐标系统,并给出坐标变换的矩阵运算范式,以实现两坐标系之间的高效、准确变换。最后,以Euler-Lagrange方程和Newton-Euler方程为基础,对四旋翼无人机的动力学数学物理模型进行精准建模。(3)介绍经典PID控制理论并对其基本原理进行阐述,将系统设计为内外环控制结构,根据已建立的四旋翼无人机动力学数学模型,采用PID控制思想,构建无人机位置-姿态控制器。为了抵消重力的影响,在位置环高度控制器增加前馈控制,最后用Simulink建立模型,并通过仿真验证所设计控制策略的有效性。(4)针对四旋翼无人机在实际飞行过程中所呈现出的环境强干扰特点,本章基于反步法设计了具有强鲁棒性的四旋翼无人机位置-姿态自适应控制器。首先,对反步法中所涉及的非线性控制理论进行介绍,随后分别对无人机位置控制器和无人机姿态控制器进行反步法设计,并利用Lyapunov稳定性定理对所建立的位置-姿态控制器的稳定性和鲁棒性进行定性分析。通过对给定的期望位置进行仿真,结果表明本章所提的四旋翼无人机位置-姿态自适应反步控制器对飞行环境具有理想的稳定性和鲁棒性。(5)为了提高无人机PID控制器的环境适应性,本章采用具备强学习能力和环境抗干扰能力的RBF神经网络作为PID参数调节器。首先对基于RBF的人工神经网络(Artificial neural network,ANN)基本原理进行介绍,随后分别针对四旋翼无人机PID控制器三个核心参数的变化特征和响应特性,利用RBFANN实现参数的实时在线调整与整定,基于此建立基于RBF-ANN的四旋翼无人机PID控制器,并针对本文第二章所建立的无人机动力学模型,利用线性二次型方法构造通道传递函数。最后在MATLAB/Simulink仿真环境中建立四旋翼无人机控制仿真模型,以验证本章所建立的无人机PID控制器的合理性、有效性和鲁棒性。

关键词：四旋翼无人机轨迹跟踪反步法控制自适应控制 RBF神经网络

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

串级连续搅拌反应釜的有限时间命令滤波控制

串级连续搅拌反应釜的有限时间命令滤波控制

作者：曹荣彬辽宁科技大学

学位级别：硕士

由于串级连续搅拌反应釜(CSTR)操作简单,反应充分,易于控制,其已成为化工、生化工业中最重要的核心设备之一。但由于反应釜具有高阶复杂非线性动力学特性、强耦合性、时变性和不确定性,给控制器的设计带来困难。为此本文以串级连续搅拌... 详细信息

由于串级连续搅拌反应釜(CSTR)操作简单,反应充分,易于控制,其已成为化工、生化工业中最重要的核心设备之一。但由于反应釜具有高阶复杂非线性动力学特性、强耦合性、时变性和不确定性,给控制器的设计带来困难。为此本文以串级连续搅拌反应釜控制为研究对象,采用反步法控制,以命令滤波有限时间控制技术和模糊逻辑为方法,设计串级连续搅拌反应釜的有限时间命令滤波控制器和有限时间命令滤波容错控制器。论文的主要研究内容包括以下三个方面:第一,构建了串级连续搅拌反应釜的数学模型,基于反步法设计了控制器。首先,基于反应釜动力学原理构建了串级连续搅拌釜的数学模型,并在该模型的基础上,构建了误差方程。运用反步法设计了串级连续搅拌反应釜控制器,并基于Lyapunov函数证明了控制器的稳定性。随后,通过仿真证明了该方法的有效性。最后,分析传统反步法中存在的“微分爆炸”问题和收敛速度慢的问题,为后续的改进打下基础。第二,为了提高串级连续搅拌反应釜的跟踪精度和速度,提出一种有限时间命令滤波控制器设计方法。采用命令滤波控制技术,同时引入误差补偿信号,构造Lyapunov函数,有效的解决了传统反步法中的“微分爆炸”问题;引入有限时间控制方法提高了系统的跟踪速度。最后通过仿真验证了本文设计的控制器的有效性和可行性。第三,针对传感器存在固定偏差故障和失效故障时,提出一种自适应模糊有限时间控制器设计方法。考虑到串级连续搅拌反应釜在工作中检测元件有可能发生故障,本文引入模糊逻辑逼近传感器故障及系统中的未知参数,并结合有限时间控制和命令滤波技术设计自适应有限时间容错控制器。仿真结果表明本文算法无论传感器发生故障与否,都能达到稳定状态。本文提出的自适应命令滤波容错控制的性能均优于有限时间命令滤波控制,均能收敛到原点附近的一个领域内。

关键词：串级连续搅拌反应釜反步法控制有限时间命令滤波控制容错控制模糊逻辑系统

500米级带缆水下机器人（ROV）本体设计与运动控制研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

500米级带缆水下机器人（ROV）本体设计与运动控制研究

作者：曾祥斌华南理工大学

学位级别：硕士

带缆水下机器人(ROV)具备水下作业时间长、功能多样等特点,日益成为海洋工程领域广泛应用的水下作业潜器。国内自主研制的作业级ROV尚未很好与产业需求相匹配,因此设计开发具有现实意义。由于ROV在水下的六自由度运动具有非线性、强耦... 详细信息

带缆水下机器人(ROV)具备水下作业时间长、功能多样等特点,日益成为海洋工程领域广泛应用的水下作业潜器。国内自主研制的作业级ROV尚未很好与产业需求相匹配,因此设计开发具有现实意义。由于ROV在水下的六自由度运动具有非线性、强耦合性以及外部环境干扰等特点,ROV的作业路径控制问题需要重点研究。本文主要的研究工作包括:(1)根据大型海洋结构物水下部分的裂纹检测与损伤修复的工程需求,设计了一款500m级的作业型ROV。基于项目设计指标,以模块化的设计思路确定了水下机器人的各关键模块,通过参考国内外产品的选型设计以及材料选取,使用三维建模软件Solid Works完成了本体设计以及虚拟装配,通过本体框架结构的有限元分析校验了结构强度要求,同时对本体的浮心与重心进行了计算调整。(2)针对本体设计方案开展一系列水动力性能研究。建立起ROV非线性系统的六自由度数学模型,包括运动学与动力学方程,基于刚体运动的假设,通过CFD方法详细研究了其定常与非定常状态下的水动力性能。根据求得的水阻力大小选型了导管螺旋桨图谱中的No.19A导管及Ka系列推进器,研究了导管螺旋桨的敞水性能,通过本文数值仿真结果与参考图谱的数据对比,验证了本文数值方法的可靠性。(3)针对导管架平台检测的应用场景开展ROV的运动控制预报。利用数值仿真拟合得到的水动力系数,开展ROV在水平面的运动控制设计。研究了基于虚拟向导的路径跟踪模型,采用反步法的控制原理,在Matlab/Simulink搭建运动学与动力学控制律模块,实现了水平面回转轨迹的路径跟踪仿真算例,为进一步研究复杂的作业路径规划提供依据。

关键词： ROV 模块化设计水动力性能反步法控制

非最小相位高超声速飞行器自适应参数估计控制

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

中国科学：技术科学 2021年第9期51卷 1066-1074页

作者：王霞许斌洪锐西北工业大学自动化学院西安710072 成都飞机设计研究所成都610041

本文考虑非最小相位高超声速飞行器纵向动力学模型,提出了一种基于输出重定义的自适应参数估计控制方法.通过输出重定义将不稳定的内动态转换为渐近稳定的内动态,对重定义后的内动态进行坐标变换,推导出俯仰角指令作为输入输出子系统的... 详细信息

本文考虑非最小相位高超声速飞行器纵向动力学模型,提出了一种基于输出重定义的自适应参数估计控制方法.通过输出重定义将不稳定的内动态转换为渐近稳定的内动态,对重定义后的内动态进行坐标变换,推导出俯仰角指令作为输入输出子系统的参考指令.针对重定义后的姿态子系统和速度子系统,将未知气动函数转换为已知状态向量和未知气动参数向量相乘的线性参数化形式,设计自适应更新律对未知气动参数向量进行估计,进一步基于估计信息设计速度子系统动态逆控制和输入输出子系统反步法控制.基于Lyapunov稳定性定理对系统稳定性进行分析,仿真测试证明了所提方法的有效性.

关键词：高超声速飞行器非最小相位输出重定义参数估计反步法控制