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基于干扰观测器的分布式四旋翼编队跟踪控制

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2018年第8期51卷 817-824页

作者：窦立谦陈涛毛奇天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

针对具有模型不确定性和外部干扰的一组欠驱动四旋翼飞行器提出了一种基于干扰观测器的分布式编队跟踪控制策略.根据系统严格反馈的结构特点,将四旋翼的动力学模型划分为位置子系统和姿态子系统.首先,根据快速终端滑模方法(FTSM)设计了... 详细信息

针对具有模型不确定性和外部干扰的一组欠驱动四旋翼飞行器提出了一种基于干扰观测器的分布式编队跟踪控制策略.根据系统严格反馈的结构特点,将四旋翼的动力学模型划分为位置子系统和姿态子系统.首先,根据快速终端滑模方法(FTSM)设计了一个干扰观测器作为复合干扰的估计器;其次,基于图论和快速终端滑模技术,设计了分布式编队跟踪控制器来实现编队的形成和保持;并在两个子系统之间,引入三阶积分滤波器对姿态子系统的虚拟输入及其导数进行估计;最后,稳定性分析表明闭环控制系统是全局渐进稳定的.仿真结果表明所提出的分布式控制器是有效的.

关键词：四旋翼分布式编队跟踪干扰观测器快速终端滑模

基于干扰观测器的级联气动肌肉肘关节滑模控制

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兵工学报 2017年第4期38卷 793-801页

作者：王斌锐沈国阳金英连王凌中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

肘关节的设计和控制是仿人手臂的研究重点。为了得到肘关节的模型,首先搭建测试平台对单根气动肌肉进行静态建模,再建立级联式肘关节的名义模型,采用最小二乘参数辨识得到模型的参数。基于Luenberger干扰观测器设计了滑模控制律。分别采... 详细信息

肘关节的设计和控制是仿人手臂的研究重点。为了得到肘关节的模型,首先搭建测试平台对单根气动肌肉进行静态建模,再建立级联式肘关节的名义模型,采用最小二乘参数辨识得到模型的参数。基于Luenberger干扰观测器设计了滑模控制律。分别采用PID控制、滑模控制和基于干扰观测器的滑模控制对肘关节位置跟踪进行仿真和实验,在仿人手臂末端夹持半瓶矿泉水作为负载和外界不确定性干扰,测试3种控制算法的性能。仿真和实验结果表明,基于干扰观测器的滑模控制位置跟踪精度和鲁棒性均优于滑模控制和PID控制。

关键词：控制科学与技术气动肌肉肘关节滑模控制干扰观测器

基于液体晃动干扰观测器的航天器混沌姿态H_∞控制

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物理学报 2014年第9期63卷 67-74页

作者：秦利刘福才梁利环侯甜甜燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004

针对航天器受液体燃料晃动及内外周期性微小激励耦合影响产生混沌运动的问题,提出了基于神经网络干扰观测器的自适应H∞鲁棒控制方案,以实现充液航天器混沌姿态运动的消除与液体燃料晃动的抑制.基于神经网络的非线性逼近能力设计干扰观... 详细信息

针对航天器受液体燃料晃动及内外周期性微小激励耦合影响产生混沌运动的问题,提出了基于神经网络干扰观测器的自适应H∞鲁棒控制方案,以实现充液航天器混沌姿态运动的消除与液体燃料晃动的抑制.基于神经网络的非线性逼近能力设计干扰观测器,自适应跟踪补偿液体晃动、参数不确定及外扰引起的耦合扰动,解决液体燃料晃动角速度及外扰不易直接测量的问题,提高控制器对系统不确定的自适应能力及液体晃动的抑制能力.同时考虑观测误差与模型不精确问题,利用H∞控制策略提高控制器的鲁棒性.通过与现有常用控制策略的对比仿真研究,验证了控制方案的有效性及优势.

关键词：航天器姿态运动混沌控制液体晃动抑制干扰观测器

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基于干扰观测器的空间惯性传感器自适应控制

北京航空航天大学学报 2023年第10期49卷 2799-2806页

作者：付海清吴树范刘梅林孙笑云上海市引力波探测前沿科学研究基地上海200240 上海交通大学航空航天学院上海200240

针对空间引力波探测航天器内部惯性传感器超高精度控制问题,提出一种基于干扰观测器的自适应控制方案,应用于探测航天器内部双检验质量静电悬浮控制,为探测任务提供高精度惯性基准。基于对系统附加干扰的观测与反馈,来设计干扰观测器实... 详细信息

针对空间引力波探测航天器内部惯性传感器超高精度控制问题,提出一种基于干扰观测器的自适应控制方案,应用于探测航天器内部双检验质量静电悬浮控制,为探测任务提供高精度惯性基准。基于对系统附加干扰的观测与反馈,来设计干扰观测器实现对系统驱动噪声及非驱动噪声的分别估计;基于反步控制结构设计,基于神经网络的自适应反馈控制器,实现闭环噪声抑制与传感器电压驱动的非线性不确定性逼近。利用Lyapunov方法分析各闭环信号的收敛性,通过数值仿真来验证所提方案相比传统控制方案有更好地的稳定性,在探测频段内,非敏感轴各自由度闭环位移噪声水平达到10^(-15)m/s^(2)/Hz^(1/2)量级,残余加速度噪声水平达到10^(-14)m/s^(2)/Hz^(1/2)量级。相比常规状态反馈控制方案,噪声抑制性能提升约60%。

关键词：空间引力波探测静电悬浮控制惯性传感器干扰观测器自适应控制

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基于干扰观测器的高超声速飞行器预测控制器设计

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航空学报 2014年第1期35卷 215-222页

作者：张天翼周军郭建国西北工业大学精确制导与控制研究所陕西西安710072

针对具有强耦合特性与模型不确定性特点的高超声飞行器控制问题,提出一种新型的姿态预测控制器设计方法。引入参考模型,建立了飞行器姿态预测控制模型。基于此,利用预测理论设计了飞行器的预测控制器,同时设计了干扰观测器实时观测外界... 详细信息

针对具有强耦合特性与模型不确定性特点的高超声飞行器控制问题,提出一种新型的姿态预测控制器设计方法。引入参考模型,建立了飞行器姿态预测控制模型。基于此,利用预测理论设计了飞行器的预测控制器,同时设计了干扰观测器实时观测外界未知干扰来进行补偿控制,从而实现滚动优化的目的;基于干扰观测值与真值的误差,利用Lyapunov稳定性理论,确定了控制精度与预测步长大小的关系;最后,在参数标称与拉偏的情形下进行了高超声速飞行器姿态控制系统仿真,仿真结果表明,干扰观测器能快速跟踪干扰,并且所设计的预测步长可以满足飞行器高精度的控制要求。

关键词：高超声速飞行器预测控制参考模型干扰观测器误差界限

基于干扰观测器的二阶多智能体系统模型参考一致性

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控制与决策 2017年第1期32卷 79-85页

作者：刘秀华高宪文韩建东北大学信息科学与工程学院沈阳110004

针对受到外部干扰影响的二阶多智能系统,提出一种新型干扰观测器的设计方案.在只有部分智能体能接收到参考模型信号的条件下,研究受到不同外系统生成干扰信号影响的二阶多智能体系统模型参考一致性问题.针对干扰信号由线性外系统和非线... 详细信息

针对受到外部干扰影响的二阶多智能系统,提出一种新型干扰观测器的设计方案.在只有部分智能体能接收到参考模型信号的条件下,研究受到不同外系统生成干扰信号影响的二阶多智能体系统模型参考一致性问题.针对干扰信号由线性外系统和非线性外系统生成的情况,分别设计干扰观测器.进一步提出分布式控制协议,所提出的一致性协议可以有效地抑制干扰,最终实现多智能体系统的模型参考一致性.仿真算例验证了所提出方法的有效性.

关键词：多智能体系统模型参考一致性外部干扰系统干扰观测器

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基于非线性干扰观测器的拦截弹动态逆控制

系统工程与电子技术 2014年第11期36卷 2259-2265页

作者：郭超梁晓庚王俊伟西北工业大学自动化学院陕西西安710072 中国空空导弹研究院河南洛阳471009 北京科技大学自动化学院北京100083

针对直接力/气动力复合控制的临近空间拦截弹,提出了一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)的动态逆复合跟踪控制器设计方法。首先设计NDO,对系统的不匹配干扰进行估计,并通过干扰估计值设计前馈补偿项来有效... 详细信息

针对直接力/气动力复合控制的临近空间拦截弹,提出了一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)的动态逆复合跟踪控制器设计方法。首先设计NDO,对系统的不匹配干扰进行估计,并通过干扰估计值设计前馈补偿项来有效消除外部干扰对系统的影响。接着,设计基于NDO的动态逆复合控制律,获取期望控制力矩。然后,利用动态控制分配技术将期望控制力矩分配到气动舵和反作用喷流装置。最后,仿真结果表明,所设计复合控制器对过载指令具有较好的跟踪效果,适用于临近空间拦截弹复合控制。

关键词：临近空间拦截弹干扰观测器动态逆控制复合控制动态控制分配

融合迭代学习与干扰观测器的压电微动平台精密运动控制

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机器人 2018年第6期40卷 825-834页

作者：冯朝凌杰明敏肖晓晖武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

针对运动系统中常见的重复参考轨迹,尽管迭代学习控制(iterative learning control,ILC)可以通过迭代有效消除重复误差,但其对于非重复性干扰十分敏感.为实现在非重复干扰环境下压电微动平台的精密运动,提出了融合ILC与干扰观测器(distu... 详细信息

针对运动系统中常见的重复参考轨迹,尽管迭代学习控制(iterative learning control,ILC)可以通过迭代有效消除重复误差,但其对于非重复性干扰十分敏感.为实现在非重复干扰环境下压电微动平台的精密运动,提出了融合ILC与干扰观测器(disturbance observer,DOB)的控制策略.为避免复杂的迟滞建模,将迟滞非线性视为迭代过程中的重复性输入干扰.为保证控制策略的稳定性,推导其收敛条件并分析对非重复性干扰的抑制作用从而降低收敛误差.最后在压电微动平台进行了对比实验,结果表明:所提控制策略可以在无迟滞模型的前提下有效补偿迟滞非线性.针对理想环境下的5 Hz、10 Hz、20 Hz三角波跟踪,其跟踪误差的均方根在行程的0.4%以内;而在非重复干扰环境下,跟踪误差的均方根为10.24 nm,与内置的控制器、单独的反馈控制器、ILC相比,分别降低了98.73%、98.67%与88.24%.而且在干扰环境下,所提控制策略加快了ILC的收敛速度.实验结果充分验证了所提控制策略的有效性,实现了压电微动平台的精密运动.

关键词：压电微动平台迭代学习控制干扰观测器精密运动控制

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基于干扰观测器的再入飞行器切换多胞控制

系统工程与电子技术 2017年第3期39卷 584-590页

作者：张伸王青董朝阳北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

针对再入飞行器飞行包线跨度大,系统不确定性及强干扰的特点,提出了一种基于干扰观测器的切换多胞控制方法。将再入飞行器建模为切换多胞系统,并将系统中的不确定项和干扰项等价为复合干扰。提出基于自适应Super-Twisting算法的干扰观... 详细信息

针对再入飞行器飞行包线跨度大,系统不确定性及强干扰的特点,提出了一种基于干扰观测器的切换多胞控制方法。将再入飞行器建模为切换多胞系统,并将系统中的不确定项和干扰项等价为复合干扰。提出基于自适应Super-Twisting算法的干扰观测器对系统复合干扰进行估计,并在控制器设计中进行补偿,抑制复合干扰对系统的影响。利用Lyapunov函数方法证明了考虑复合干扰情况下闭环切换多胞系统全包线内的稳定性。数值仿真结果表明,该方法对于系统不确定和干扰具有较强抑制效果,能够实现对指令信号的精确跟踪。

关键词：再入飞行器切换多胞系统不确定性自适应Super-Twisting算法干扰观测器