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AUV平面直线航迹跟踪控制算法

浙江大学学报（工学版） 2022年第11期56卷 2127-2134页

作者：叶梦佳王宇轩王赟赖周年曹琳琳吴大转流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027 浙江大学能源工程学院浙江杭州310027 浙江大学湖州研究院浙江湖州313000

针对自主水下航行器(AUV)在平面直线航迹跟踪过程中的航迹超调问题,设计基于航向航速双闭环运动控制的航迹跟踪控制算法.跟踪算法以视线导引法(LOS)为基础,设计时变前视距离提高AUV的机动性,并以一阶惯性滤波抑制因航向切换产生期望航... 详细信息

针对自主水下航行器(AUV)在平面直线航迹跟踪过程中的航迹超调问题,设计基于航向航速双闭环运动控制的航迹跟踪控制算法.跟踪算法以视线导引法(LOS)为基础,设计时变前视距离提高AUV的机动性,并以一阶惯性滤波抑制因航向切换产生期望航向角的阶跃变化.控制算法采用抗积分饱和PID控制及参数自适应,以增加算法的鲁棒性,并将航向航速控制设计成双闭环,使得AUV航行时期望航迹段终点的距离偏差实时调整期望航速.结果表明,此航迹跟踪控制算法根据距离偏差调节实时航速,可使AUV提前减速以低速转向,抗积分饱和可避免航速超调,参数自适应以适应多种航行工况.AUV能准确跟踪期望航迹,最大航迹偏差小于1.0 m,并且大角度转向时可有效减小航迹超调.

关键词：自主水下航行器航迹跟踪视线导引法抗饱和积分双闭环控制

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一种小型无人船导航-制导-控制系统设计与验证

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大连海事大学学报 2019年第4期45卷 1-8页

作者：王宁吴亚杨毅高云程大连海事大学船舶电气工程学院辽宁大连116026 大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

针对具有自主执行任务能力的小型无人船,设计一种有效的导航-制导-控制系统.采用卡尔曼滤波进行传感器信息融合,实现无人船的状态估计;设计一种基于时变前向距离的LOS制导方法,实现无人船直线航迹跟踪;通过设计抗饱和积分PID控制器,使... 详细信息

针对具有自主执行任务能力的小型无人船,设计一种有效的导航-制导-控制系统.采用卡尔曼滤波进行传感器信息融合,实现无人船的状态估计;设计一种基于时变前向距离的LOS制导方法,实现无人船直线航迹跟踪;通过设计抗饱和积分PID控制器,使得无人船快速、准确地收敛到期望航向.仿真研究验证了所设计系统的可行性,在"智海1号"小型无人船上进行的实验验证了系统的可靠性和稳定性.

关键词：小型无人船导航-制导-控制卡尔曼滤波视线制导抗饱和积分

应用于精密光束指向系统的复合PID控制器研究

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激光技术 2018年第6期42卷 868-872页

作者：刘洋夏润秋吕勇北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192

为了解决传统比例-微分-积分(PID)控制器在精密光束指向系统(FPB)应用中存在的控制精度与超调量之间的矛盾,并使其可在现有控制系统硬件平台中应用,设计了一种数字复合PID控制器。该控制器采用了传统PID、前馈补偿以及抗积分饱和算法三... 详细信息

为了解决传统比例-微分-积分(PID)控制器在精密光束指向系统(FPB)应用中存在的控制精度与超调量之间的矛盾,并使其可在现有控制系统硬件平台中应用,设计了一种数字复合PID控制器。该控制器采用了传统PID、前馈补偿以及抗积分饱和算法三部分综合而成,在控制器复杂性和处理时间不显著增加的前提下,缩短了调节时间及过冲,改善FPB系统的指向精度及动态特性;对该控制器的结构进行了分析,并与采用传统PID控制器的FPB进行了对比试验。结果表明,在相同的实验条件下,采用复合PID控制器的FPB系统与采用传统PID控制器的FPB系统相比,调整时间缩短了约11. 4%,最大超调量从12. 7%降至1. 8%。在现有计算能力受限的控制系统平台上,可实现FPB系统性能的有效提升。

关键词：测量与计量精密光束指向前馈补偿抗饱和积分

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基于变排量压缩机的车载空调控制系统的研究

基于变排量压缩机的车载空调控制系统的研究

作者：葛钊福州大学

学位级别：硕士

随着人们生活水平的不断提高,对车载空调控制系统的智能性、运行情况的稳定性、控制系统的合理性都有较高要求。因此,如何对系统进行更加细致的分析,如何对复杂工况进行更加合理的调控,就成了各大汽车制造企业和科研机构所关注的问题。... 详细信息

随着人们生活水平的不断提高,对车载空调控制系统的智能性、运行情况的稳定性、控制系统的合理性都有较高要求。因此,如何对系统进行更加细致的分析,如何对复杂工况进行更加合理的调控,就成了各大汽车制造企业和科研机构所关注的问题。本课题通过对基于变排量压缩机的车载空调控制系统进行分析,提出了一种从硬件选型到台架模拟的整套开发过程,并且通过实验验证了控制系统的快速性、准确性和稳定性,使得此控制系统及其研发流程能得到广泛的应用。首先,本文对车载空调系统的基本结构和制冷原理进行了分析,针对车载空调系统面临的工况和实际问题,对系统的各项需求进行分析。通过对传统的几种空调制冷系统的比较,提出了以变排量压缩机为主要控制对象的系统控制结构。其次,着重分析了其中的压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、混合风门等部件的物理学结构,利用基于功率键合图法的仿真软件AMESim建立了系统控制对象的数学模型。并在此基础上建立系统框图,通过对开环系统进行分析,确定了前馈PI控制结构。然后对系统的PI控制器进行优化分析,提出了三种抗积分饱和方式,并采用钳位法抗饱和作为控制策略;对不同干扰进行补偿,提出目标蒸发器温度的概念,通过加入了前馈控制,使系统形成两个闭环,解决了由工艺问题带来的风量干扰,并建立了控制系统的仿真模型。利用仿真软件AMESim对控制部分进行建模,研究了两种不同的求解模式对仿真的影响,并对系统进行了仿真验证。将控制部分嵌入Matlab中的Simulink环境中进行联合仿真,通过仿真实验验证了联合仿真的可行性,并利用实时仿真工具包将控制系统的控制软件转化为C代码。联合仿真解决了在AMESim下难以实现代码转换的难题,同时也避免了在Simulink环境下对整体的车载空调系统进行简化而引起的误差。最后,设计了以S9S12GN48为主处理器的空调控制器,并将转换完成的系统控制软件的C代码烧写到控制器芯片中;搭建了空调控制器和实验台架组成的空调控制实验系统,通过实验测量的数据,验证了此系统在台架中的控制效果。实验结果表明,所设计的空调控制系统仿真模型符合实验要求,在车速干扰下,可以很好的将车内温度仿真值控制在设定温度的±0.1℃之内;且联合仿真后所转化的C代码可以成功烧写,实现了实际台架对出风口温度的控制,精度在±1℃之内。证明此系统具有良好的快速性、准确性和稳定性,满足实际应用要求。

关键词：车载空调变排量压缩机 AMESim 抗饱和积分