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船舶自抗扰无模型自适应航迹控制

中国舰船研究 2024年第1期19卷 280-289页

作者：李诗杰徐诚祺刘佳仑徐子茜孟凡彬武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室湖北武汉430063 中国船舶航海保障技术实验室天津300131 武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063 天津航海仪器研究所天津300131

[目的]旨在研究船舶在真实海况下航行面临复杂环境干扰的影响,控制船舶克服干扰,实现航迹跟随、智能航行。[方法]首先,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入自抗扰控制器(ADRC)中,设计改进自抗扰无模型自适应控制(ADRC-MFAC)算法,通过ADRC... 详细信息

[目的]旨在研究船舶在真实海况下航行面临复杂环境干扰的影响,控制船舶克服干扰,实现航迹跟随、智能航行。[方法]首先,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入自抗扰控制器(ADRC)中,设计改进自抗扰无模型自适应控制(ADRC-MFAC)算法,通过ADRC跟踪系统的实时状态、识别系统所受未知扰动,根据MFAC建立输入数据(舵角)与输出数据(航向角、角速度)之间的非线性关系,实现稳定的航向控制。然后,结合自适应视线(LOS)制导策略,通过动态航向控制实现对航迹的精准控制。[结果]仿真结果表明,所设计的控制器能够控制船舶快速航行至预设轨迹并沿轨迹行进,在复杂环境扰动下仍能够实现理想的航迹控制。[结论]研究成果不依赖船舶具体模型,可为船舶航迹控制提供参考。

关键词：航迹控制自抗扰控制算法无模型自适应控制算法数据驱动控制

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小型二自由度云台自抗扰控制算法设计

小型二自由度云台自抗扰控制算法设计

作者：金向广南昌大学

学位级别：硕士

本文以机甲大师竞赛（Robo Mater）中的步兵移动机器人为研究载体,设计整机的机械结构和控制系统,重点以机器人的二自由度云台为对象,针对其在大量随机干扰情况下控制精度低、抗干扰能力差的问题,设计出基于LuGre摩擦模型补偿的改进型... 详细信息

本文以机甲大师竞赛（Robo Mater）中的步兵移动机器人为研究载体,设计整机的机械结构和控制系统,重点以机器人的二自由度云台为对象,针对其在大量随机干扰情况下控制精度低、抗干扰能力差的问题,设计出基于LuGre摩擦模型补偿的改进型自抗扰控制算法,有效提高了云台的控制性能。主要内容如下。根据比赛规则,规划了步兵移动机器人的合理方案,拟定了主要技术指标。在此基础上,完成了机器人的移动底盘和二自由度云台的机械结构设计,以及底盘移动、云台转动和姿态检测等电控的硬件和软件的设计,达到了预期技术要求。为了提高云台闭环控制算法的抗干扰性,以云台偏航旋转轴为例,建立了其数学模型;通过分析得出,摩擦力矩的变化是主要的干扰来源,为此,提出了一种基于LuGre摩擦模型补偿的方法,并在实物测试实验基础上,应用遗传算法辨识出LuGre摩擦模型的动静态参数,得到了云台摩擦力矩的合理数学模型。由于云台旋转运动具有非线性的特性,本文采用了二阶自抗扰控制算法,通过频域分析、仿真实验得到了算法中各参数的值及整定方法。同时,为提高状态观测器的精度,将云台的摩擦力矩模型作为控制算法的补偿项。仿真结果表明,补偿后的自抗扰控制算法性能优于PID和常规自抗扰控制算法。通过实物的阶跃响应和正弦跟踪实验,结果表明,提高了系统的响应速度和抗干扰能力,能够满足本文设定的云台控制性能要求。

关键词：移动机器人二自由度云台 LuGre摩擦模型自抗扰控制算法

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重载荷多旋翼植保无人机自抗扰鲁棒控制算法

江苏农业科学 2022年第1期50卷 163-169页

作者：谭丹丹郑州旅游职业学院信息工程学院河南郑州450000

为克服重载荷对多旋翼植保无人机喷施作业的不利影响,设计自抗扰鲁棒控制算法。首先建立重载荷植保无人机的数学模型,并分析植保无人机喷施作业的不确定性,然后分别针对位置模型和姿态模型设计自抗扰鲁棒控制算法,主要包括跟踪微分器、... 详细信息

为克服重载荷对多旋翼植保无人机喷施作业的不利影响,设计自抗扰鲁棒控制算法。首先建立重载荷植保无人机的数学模型,并分析植保无人机喷施作业的不确定性,然后分别针对位置模型和姿态模型设计自抗扰鲁棒控制算法,主要包括跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性误差反馈3个部分,最终实现对重载荷多旋翼植保无人机的精确鲁棒控制。试验结果表明:设计的自抗扰鲁棒控制算法相比滑模控制具有更优的控制效果,能够使植保无人机稳定跟踪位置指令,最大跟踪误差仅为0.3 m,设计的扩张状态观测器可快速准确估计不确定性,位置和姿态不确定性的最大估计误差分别仅为0.3 m/s^(2)和0.25°/s^(2),大幅提升植保无人机的单次作业续航能力和飞行安全性。

关键词：多旋翼植保无人机重载荷喷施作业不确定性自抗扰控制算法

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基于重复控制的有源滤波器关键技术研究

基于重复控制的有源滤波器关键技术研究

作者：高轩宇安徽理工大学

学位级别：硕士

由于电力电子科学技术的高速发展,电力电子设备的大规模应用将对城市供电条件带来重大冲击。有源滤波器由于能够抑制谐波、补偿无功、改善电力环境等,在谐波处理方面已成为关键的研究课题。本章将并联式有源电力滤波器作为主要探讨范围... 详细信息

由于电力电子科学技术的高速发展,电力电子设备的大规模应用将对城市供电条件带来重大冲击。有源滤波器由于能够抑制谐波、补偿无功、改善电力环境等,在谐波处理方面已成为关键的研究课题。本章将并联式有源电力滤波器作为主要探讨范围,重点对有源滤波器的参数设置、谐波电流检测环节、电流跟踪环节、直流侧电压控制环节等方面展开研究工作。本文首先介绍了有源滤波器的分类和拓扑以及有源滤波器的工作原理和数学模型并再分析设计了电路主要参数。其次介绍了瞬时无功功率理论并对比分析了p-q检测法和ip-iq检测法。针对ip-iq法中传统锁相环检测精度问题,本文提出了一种基于改进型SOGI-PLL锁相环,提高了在不同工况下快速锁定频率的能力,介于改进SOGI可以滤除直流分量和谐波,将其串入ip-iq法检测路线中,进一步提高ip-iq法对基波的检测精度。通过Matlab仿真搭建模型,验证了所提改进策略的正确性。其次,对于电流跟踪控制重复控制的结构与原理进行介绍,对控制结构中的辅助补偿器、补偿器等进行分析设计。提出了基于频率自适应的APF复合控制策略解决了重复控制器频率自适应的问题,提高了系统对信号的跟踪能力。随后在分析直流侧电压控制的基础上,使用自抗扰控制理论替代传统PI算法对APF直流侧电压进行稳定控制,为电流环跟踪控制提供良好的基础。最后在MATLAB/Simulink软件上对总体仿真模型进行仿真,分别对PI+重复控制法与本文提出基于频率自适应的APF复合控制策略进行了仿真分析,分析检验策略的有效性和可行性。仿真结果表明所提的控制方法能够提升了谐波抑制效果,促进了电网环境的改善优化,为未来工程中谐波抑制领域工作提供了参考。图[52]表[6]参[81]

关键词：有源电力滤波器锁相环重复控制自抗扰控制算法

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复杂水域环境下自主导航无人船设计与实现

复杂水域环境下自主导航无人船设计与实现

作者：王澳刚江苏科技大学

学位级别：硕士

随着技术的不断进步和应用需求的不断增加,研究和应用自主导航无人船的前景非常广阔,深入探究自主导航无人船的相关技术和应用,不仅具有重要的理论研究意义,也有着广泛的社会和经济价值。但是,自主导航无人船的研究面临着许多挑战和困难... 详细信息

随着技术的不断进步和应用需求的不断增加,研究和应用自主导航无人船的前景非常广阔,深入探究自主导航无人船的相关技术和应用,不仅具有重要的理论研究意义,也有着广泛的社会和经济价值。但是,自主导航无人船的研究面临着许多挑战和困难,如海洋环境复杂、海上通信不稳定、设备和船只成本高等问题,本论文设计了一种基于多路径搜索和风险评估的路径规划算法,以保证无人船能够在障碍密集的水域环境中安全高效地自主航行。此外,本论文还采用了基于差分进化的改进粒子群算法优化自抗扰控制器的路径跟踪策略,从而实现在风浪扰动的水域环境对无人船的精确控制。论文的主要研究内容如下:1、分析了自主导航无人船设计与实现的需求,根据实际应用需求、性能要求和技术限制对自主导航无人船进行了总体设计,为无人船系统开发提供了指导和框架。2、建立了无人船航行环境模型,对传统A*算法进行了搜索和航迹优化,利用多路径搜索算法和风险评估函数确定全局最优路径,并通过仿真确定了算法的有效性。3、建立了无人船运动学模型,研究使用了将差分进化算法的变异和粒子群优化法的思想结合起来的方法,以跟踪群体种类和样本最优粒子思想为基础,对自抗扰控制器的参数进行全局寻优。通过仿真实验,验证了改进算法性能优于传统算法。4、完成了自主导航无人船的软硬件设计,设计了无人船的导航控制系统和平台控制系统,以实现无人船自主导航功能。还设计了信息管理平台和远程指挥机,以实现无人船的数据传输和运动控制功能。实验结果表明:自主导航无人船定位精准,规划的路径安全高效,路径跟踪准确,直线路径的最大绝对误差为0.2 m,信息管理平台和远程指挥机能够有效的对无人船进行数据采集和功能控制。

关键词：自主导航无人船路径规划 A*算法路径跟踪自抗扰控制算法

基于ADRC-PID串级控制算法的直立智能车

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物联网技术 2021年第1期11卷 51-53页

作者：赵士勋高琴防灾科技学院河北三河065201

设计以全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛为背景,设计了一种基于串级自抗扰控制算法的电磁循迹直立智能车。采用恩智浦MK60DN512ZVLQ10芯片作为核心控制单元,通过采集电磁信号实现路径判断,借助陀螺仪和加速度计采集车身倾角信息,并... 详细信息

设计以全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛为背景,设计了一种基于串级自抗扰控制算法的电磁循迹直立智能车。采用恩智浦MK60DN512ZVLQ10芯片作为核心控制单元,通过采集电磁信号实现路径判断,借助陀螺仪和加速度计采集车身倾角信息,并根据自动控制算法输出PWM信号,最终通过电机实现智能车的转向和动态平衡。

关键词： ADRC-PID串级控制自抗扰控制算法串级PID控制直立智能车 PWM 控制器

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电力巡检四旋翼无人机的控制研究

自动化仪表 2022年第4期43卷 38-44页

作者：张欣黄郑孟悦王海楠陈玉权沈宝兴江苏方天电力技术有限公司江苏南京211112 浙江华云清洁能源有限公司浙江杭州310000

为更好地实现电力巡检四旋翼无人机(UAV)的控制问题,基于自抗扰控制(ADRC)算法和改进模糊比例积分微分(PID)控制规则,分别构建基于ADRC控制算法的无人机内环姿态控制器和基于改进模糊PID的无人机外环位置控制器。通过Simulink仿真软件,... 详细信息

为更好地实现电力巡检四旋翼无人机(UAV)的控制问题,基于自抗扰控制(ADRC)算法和改进模糊比例积分微分(PID)控制规则,分别构建基于ADRC控制算法的无人机内环姿态控制器和基于改进模糊PID的无人机外环位置控制器。通过Simulink仿真软件,搭建四旋翼无人机仿真控制模型,并对以上控制方法进行仿真验证。仿真结果表明,基于ADRC结合改进模糊PID的四旋翼无人机控制方法能快速、平滑地过渡到初始姿态角和初始位置设定值,且具有良好的跟踪能力、抗干扰能力,对提升电力巡检四旋翼无人机的巡检控制效率具有一定的参考价值和应用价值。本研究的创新点在于从内环和外环综合控制的角度,提高了无人机整体的抗干扰能力。

关键词：电力巡检四旋翼无人机自抗扰控制算法模糊比例积分微分抗干扰能力 Simulink

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燃气轮机可转导叶自抗扰控制策略研究

应用科技 2023年第2期50卷 22-26页

作者：白若忱马亮邹斐马森中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

在燃气轮机运行过程中,可转导叶易随压气机转速等状态量变化而频繁改变角度,继而引起振荡。这种可转导叶的振荡现象可能影响机组性能甚至导致喘振的发生。本文采用一种基于分散式多变量控制策略的新型自抗扰控制(ADRC)算法,对燃气轮机... 详细信息

在燃气轮机运行过程中,可转导叶易随压气机转速等状态量变化而频繁改变角度,继而引起振荡。这种可转导叶的振荡现象可能影响机组性能甚至导致喘振的发生。本文采用一种基于分散式多变量控制策略的新型自抗扰控制(ADRC)算法,对燃气轮机可转导叶设计了转速–导叶双变量自抗扰控制方法,并加入了死区和滤波功能,能够在保证机组转速稳定的同时抑制机组运行过程中可能出现的可转导叶抖动现象,可在不同工况下稳定机组状态,提高燃机效率。

关键词：燃气轮机负荷突变进口可转导叶控制自抗扰控制算法双变量控制解耦算法半物理仿真整机试验

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基于自抗扰控制的机器人小腿减振研究

计算机工程 2016年第7期42卷 293-298页

作者：毛伟伟周烽梁青冯瑜阎勇中国科学技术大学信息科学技术学院合肥230027 海军蚌埠士官学校五系安徽蚌埠233012

针对双足机器人行走稳定性的优化控制问题,为保证双足机器人行走时上身平台的稳定性以利于传感器的正常工作,提出一种具有主被动联合减振抗冲功能的小腿结构设计方案。采用基于自抗扰控制算法的主动控制减振方法,并使用Matlab中的Sim Me... 详细信息

针对双足机器人行走稳定性的优化控制问题,为保证双足机器人行走时上身平台的稳定性以利于传感器的正常工作,提出一种具有主被动联合减振抗冲功能的小腿结构设计方案。采用基于自抗扰控制算法的主动控制减振方法,并使用Matlab中的Sim Mechanics工具箱,建立双足机器人减振小腿机械仿真模型,通过主动和被动减振分别抑制低频和高频振动。仿真实验结果表明,主被动联合减振方法成功衰减了来自足部所受的冲击,弥补了传统被动减振无法有效抑制低频振动的情况,能够保障双足机器人上身平台的稳定性,为双足机器人稳定行走提供保障。

关键词：双足机器人小腿设计主被动联合减振优化控制自抗扰控制算法 SimMechanics模型