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基于自抗扰重复控制的压电驱动器高精度跟踪控制

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仪器仪表学报 2019年第11期40卷 197-203页

作者：刘瑞娟聂卓赟马亦婧郑义民厦门理工学院应用数学学院厦门361024 华侨大学信息科学与工程学院厦门361021 福建省电机控制与系统优化调度工程技术研究中心厦门361021

针对压电驱动器的高精度控制问题,提出一种自抗扰重复控制设计方法。首先,给出压电驱动系统的动力学模型;然后,在线性自抗扰控制(LADRC)中引入输出反馈积分控制器和一类插入式重复控制器,提出一种具有阶跃、斜坡和周期信号跟踪/抑制能... 详细信息

针对压电驱动器的高精度控制问题,提出一种自抗扰重复控制设计方法。首先,给出压电驱动系统的动力学模型;然后,在线性自抗扰控制(LADRC)中引入输出反馈积分控制器和一类插入式重复控制器,提出一种具有阶跃、斜坡和周期信号跟踪/抑制能力的自抗扰重复控制策略。进一步,结合小增益定理,分析闭环系统的稳定性及控制系统的设计方法。最后,将所提方法应用于一类压电驱动系统,实验结果表明该方法与LADRC相比,能显著提升控制效果,且高精度跟踪/抑制多种外部信号。

关键词：自抗扰重复控制压电驱动器高精度跟踪

基于数据挖掘的船舶海上航行轨迹高精度跟踪研究

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舰船科学技术 2023年第1期45卷 186-189页

作者：夏容李房云南昌航空大学科技学院江西九江332020

为提升船舶海上航行安全性,设计基于数据挖掘的船舶海上航行轨迹高精度跟踪方法。该方法利用数据处理模块对获取的船舶时空数据进行处理后,通过轨迹热点区域提取模块的改进密度峰值聚类算法,提取船舶航行轨迹热点区域;频繁轨迹挖掘模块... 详细信息

为提升船舶海上航行安全性,设计基于数据挖掘的船舶海上航行轨迹高精度跟踪方法。该方法利用数据处理模块对获取的船舶时空数据进行处理后,通过轨迹热点区域提取模块的改进密度峰值聚类算法,提取船舶航行轨迹热点区域;频繁轨迹挖掘模块在该区域内利用改进的序列模式挖掘算法,挖掘出具有时空属性的频繁航行轨迹,实现舰船海上航行轨迹跟踪。测试结果显示:该方法具有良好的聚类效果,能够可靠完成轨迹热点区域的聚类,DB指标的结果均在1.5以内;能够获取轨迹的热点区域,实现指定航线轨迹的高精度跟踪,在跟踪过程中没有发生明显的轨迹偏差情况。

关键词：数据挖掘船舶航行轨迹高精度跟踪轨迹热点区域频繁航行轨迹时空数据

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船舶导航系统机动目标高精度跟踪系统

舰船科学技术 2022年第10期44卷 147-150页

作者：徐海燕河南省数控技术工程技术研究中心河南郑州450046 河南职业技术学院河南郑州450046

海洋环境的机动目标跟踪和识别是船舶承担的一项重要任务,机动目标包括周围船舶、水上探测器等,在机动目标跟踪与识别过程中,海上气象噪声、目标的机动性等都会使目标跟踪精度受到影响,针对这一问题,本文开发了船舶导航系统机动目标高... 详细信息

海洋环境的机动目标跟踪和识别是船舶承担的一项重要任务,机动目标包括周围船舶、水上探测器等,在机动目标跟踪与识别过程中,海上气象噪声、目标的机动性等都会使目标跟踪精度受到影响,针对这一问题,本文开发了船舶导航系统机动目标高精度跟踪系统,通过建立机动目标的时空模型,结合滤波器及信号处理技术,提高了海上机动目标的高精度跟踪,具有实际应用意义。

关键词：导航系统雷达高精度跟踪滤波器

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四旋翼飞行器高精度跟踪控制研究

四旋翼飞行器高精度跟踪控制研究

作者：邓琪大连海事大学

学位级别：硕士

四旋翼飞行器由于具有结构简单、操控灵活、成本低廉等优点,因而被广泛的应用在军事和民用领域。四旋翼飞行器在为相关行业的工作带来便捷性的同时,人们对四旋翼的控制精度要求也越来越高,尤其在军事领域,反应迅速、跟踪精确是四旋翼完... 详细信息

四旋翼飞行器由于具有结构简单、操控灵活、成本低廉等优点,因而被广泛的应用在军事和民用领域。四旋翼飞行器在为相关行业的工作带来便捷性的同时,人们对四旋翼的控制精度要求也越来越高,尤其在军事领域,反应迅速、跟踪精确是四旋翼完成任务必须具备的能力。因此,四旋翼的高精度跟踪控制已经成为当前研究的热点。四旋翼飞行器受自身重量,螺旋桨面积,翼展大小等因素的影响,造成不同四旋翼之间模型参数的差距,单纯依靠模型的传统控制方法已经难以实现高精度的跟踪控制。因此,本文在对四旋翼进行模型的建立时,考虑了未知外界扰动和系统不确定性对四旋翼的影响,设计了四旋翼高精度轨迹跟踪控制策略。首先,本文基于非线性扰动观测器设计了一种自适应滑模反推控制策略。该控制策略具有如下创新点:第一,通过将滑模控制方法和反推法的结合,克服了传统反推法鲁棒性差的缺点;第二,滑模切换项采用自适应策略,避免了系统输入的大增益和剧烈抖振;第三,通过设计非线性扰动观测器,进一步减弱了由于自适应项保守性强给系统输入造成抖动的现象,实现对未知外界扰动的准确估计。通过Lyapunov稳定性理论的证明,闭环系统可以达到渐近稳定。仿真实验验证了该控制策略可以实现四旋翼飞行器的定点悬停。进而,针对自适应滑模反推控制策略在四旋翼飞行器轨迹跟踪时存在静态误差的现象,进一步设计了基于非线性扰动观测器的自适应积分滑模控制策略。该控制策略既保证了系统较强的鲁棒性,又降低了稳态误差,提升了系统的跟踪精度。仿真实验验证了该控制策略的优越性能。最后,为了提高系统控制精度,设计了一种基于有限时间扰动观测器的高精度轨迹跟踪控制策略。具体地,将四旋翼飞行器分为欠驱动的位置子系统和全驱动的姿态子系统分别设计控制律。首先针对位置子系统设计了积分滑模控制策略,其次针对姿态子系统设计了一种非奇异终端滑模控制策略,该策略保证了姿态误差能够在有限时间内收敛到零。同时,有限时间扰动观测器用来对未知外界扰动和系统不确定性进行精确估计,相比于非线性扰动观测器能够使扰动观测误差在有限时间内收敛到零。总的来说,该策略突破了渐近稳定的局限,提高了系统的跟踪精度,实现了四旋翼飞行器在外界扰动影响下的高精度跟踪控制。仿真实验结果能够证明该控制策略的优越性。

关键词：四旋翼飞行器高精度跟踪有限时间扰动观测器滑模控制

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BOC信号的高精度跟踪及多径抑制技术研究

BOC信号的高精度跟踪及多径抑制技术研究

作者：谢慧雁哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在科技技术迅速发展的今天,全球卫星导航系统,即GNSS已经在多个领域受到广泛的应用,并且人们的日常生活中已经离不开导航技术。在各个行业,各个领域中都开始采用了导航技术,这就导致了各个GNSS的信号频段已经被充分地占用了,所以为了能... 详细信息

在科技技术迅速发展的今天,全球卫星导航系统,即GNSS已经在多个领域受到广泛的应用,并且人们的日常生活中已经离不开导航技术。在各个行业,各个领域中都开始采用了导航技术,这就导致了各个GNSS的信号频段已经被充分地占用了,所以为了能够满足用户不断提高的需求,一种新型的调制信号应运而生,即二进制偏移载波信号,就是平时所说的BOC调制信号。有许多导航系统,例如美国的GPS系统,欧盟的Galileo系统,中国的第二代北斗导航系统,均决定采用这种调制方式对比传统的BPSK调制信号,BOC调制信号具有更好的抗多径,抗干扰性能,以及可以使得信号功率能够偏移到位于中心频率两端的旁瓣上,并且是由旁瓣主要承担信号的功率,所以可以有效地避免信号频段的拥挤。因此BOC信号的使用具有广阔的前景,本文也是基于此信号进行研究。本文的主要概括内容如下所示:本文首先介绍了 BOC信号的形成原理,并且论述了 BOC信号的特性,分析了信号的功率谱密度、自相关函数,介绍了 BOC信号之所以造成误锁的原因是由于自相关函数的多峰值特性。在了解了 BOC的基本原理之后,本文研究了针对BOC信号的跟踪方法,并且介绍分析了常用的跟踪方法,并且分析了这些跟踪方式,例如跳峰法,ASPeCT技术,伪相关函数技术,针对BOC信号的多峰值特性对各个跟踪方式进行仿真分析,发现这些跟踪方式均有其劣势。随后设计了一种针对MBOC调制信号,一种相对比BOC信号拥有更高的跟踪精度的调制信号的高精度跟踪方式,即三环双估计器算法。这种算法可以副载波跟踪环以及码跟踪环拥有互相独立的延迟估计,并且使用模糊的副载波跟踪环的延迟估计使得无模糊的码跟踪环的延迟估计更加精确,并对其进行仿真分析。多径抑制技术是在跟踪环节中必须加以重视与研究的技术,多径效应对跟踪环路造成了很大的影响。本文的内容也包括了可应用于MBOC调制信号的多径抑制技术,对这些技术进行了介绍分析,发现这些多径抑制技术在控制失锁以及多径抑制方面各有其优劣,本文设计了一种可用于MBOC信号的门函数技术,这种技术与高分辨率相关器技术拥有相似的形成原理,都是在本地接收机中产生辅助的信号,并且将其与接收信号进行相关,其相关函数与接收信号和扩频码的相关函数进行非线性计算,从而得到一种新型的多径抑制算法,这种算法拥有较好的多径抑制性能和比高分辨率相关器技术更好的相关函数特性。

关键词： BOC信号自相关函数高精度跟踪多径抑制

基于DDPG滑模动态调整的机械臂高精度轨迹跟踪控制

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基于DDPG滑模动态调整的机械臂高精度轨迹跟踪控制

作者：王春龙华侨大学

学位级别：硕士

本文旨在研究一种基于深度确定性策略梯度滑模动态调整的机械臂高精度轨迹跟踪控制方法。该方法将深度确定性策略梯度算法（Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG）和超螺旋滑模控制（Super Twisting Sliding Mode Control,STSMC）... 详细信息

本文旨在研究一种基于深度确定性策略梯度滑模动态调整的机械臂高精度轨迹跟踪控制方法。该方法将深度确定性策略梯度算法（Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG）和超螺旋滑模控制（Super Twisting Sliding Mode Control,STSMC）相结合,构建了DDPG-STSMC控制系统,以实现对机械臂的高精度轨迹跟踪。本文主要贡献如下:（1）建立含有不确定项的动力学方程,在阶跃补偿型滑模控制器的基础上,用饱和函数替代符号函数来削弱抖振的影响从而设计饱和型滑模控制器,同时对饱和边界层宽度进行仿真分析选取。为进一步减小抖振的影响,设计超螺旋滑模控制器,通过仿真验证了超螺旋控制器相较饱和补偿型与传统滑模控制器在消除抖振的效果明显,同时兼备更优秀的轨迹跟踪精度。（2）构建了基于深度确定性策略梯度滑模动态调整的机械臂高精度跟踪控制系统,该控制系统根据机械臂的实时状态信息和轨迹跟踪误差值,动态调整超螺旋滑模控制的相关参数集,以实现高精度的轨迹跟踪和良好的鲁棒性。在DDPG-STSMC设计方面,针对机械臂轨迹跟踪任务设计状态空间、动作空间和网络结构,同时,设计了一种基于等差数列和欧氏距离的奖励函数,用于指导DDPG-STSMC控制系统的优化,使智能体在机械臂轨迹跟踪控制任务中能够充分学习并输出最优获次优动作,从而实现高精度轨迹跟踪。（3）通过搭建物理仿真模型和Matlab仿真模型对DDPG-STSMC控制系统进行了全面的仿真实验。依据对机械臂关节角、关节角速度及末端执行器跟踪效果的充分仿真分析,以及对机械臂关节角、末端执行器跟踪性能指标的全面对比分析,验证了DDPG-STSMC控制系统的有效性和优越性,证明了所提出的基于深度确定性策略梯度滑模动态调整的机械臂高精度轨迹跟踪控制方法,在跟踪速度、稳态精度及鲁棒性方面均有所提升。其中,在仿真环境中加入扰动的情况下,机械臂末端执行器的跟踪精度可以达到10-7数量级,比传统滑模的跟踪精度高两个数量级,与传统控制方法相比,所提出算法在稳态精度方面具有较大的优势。

关键词：机械臂超螺旋滑模控制深度确定性策略梯度高精度跟踪

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高精度太阳能聚光双轴定时跟踪控制系统设计

电子设计工程 2012年第4期20卷 91-93页

作者：汪春华王晓丽李彬西安航空技术高等专科学校电气工程系陕西西安710077 洛阳理工学院电气工程与自动化系河南洛阳471023 上海大学电子与信息工程学院上海200000

为提高太阳能电池光电转换效率,设计了不得一种太阳能双轴全自动聚光跟踪控制系统,使可以放多个太阳能电池模块的框架平台可以跟踪太阳光旋转,并保持框架平台上的太阳能电池与阳光入射角保持垂直,以达到光能的最大获取率。在考虑太阳的... 详细信息

为提高太阳能电池光电转换效率,设计了不得一种太阳能双轴全自动聚光跟踪控制系统,使可以放多个太阳能电池模块的框架平台可以跟踪太阳光旋转,并保持框架平台上的太阳能电池与阳光入射角保持垂直,以达到光能的最大获取率。在考虑太阳的运动轨迹模型的基础上,设计出可以同时跟踪太阳轨迹的二轴框架平台结构,方位轴和俯仰轴。在考虑晴天和阴天等复杂天气情况下,设计太阳运行轨迹跟踪方式和光传感器跟踪方式相结合的自适应智能跟踪方法,全自动地准确跟踪太阳的位置,跟踪精度小于0.4°,最大限度的接收太阳能,提高了太阳能光电转换的效率。

关键词：太阳能聚光光伏组件高精度跟踪伺服控制

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不确定非线性系统高精度自适应模糊控制

电子科技大学学报 2012年第1期41卷 54-59页

作者：潘永平黄道平孙宗海华南理工大学自动化科学与工程学院广州510641

针对一类未知边界函数的不确定仿射非线性系统,提出一种高跟踪精度特性的自适应模糊控制器。基于变论域模糊系统理论证明了最优逼近误差在特定条件下具有局部收敛特性。通过以跟踪误差作为输入并选择适当的自适应参数,设计出逼近误差局... 详细信息

针对一类未知边界函数的不确定仿射非线性系统,提出一种高跟踪精度特性的自适应模糊控制器。基于变论域模糊系统理论证明了最优逼近误差在特定条件下具有局部收敛特性。通过以跟踪误差作为输入并选择适当的自适应参数,设计出逼近误差局部收敛的自适应模糊控制器。以最优逼近误差存在未知上确界为主要假设,证明了闭环系统在所有信号一致有界意义下的稳定性和跟踪误差收敛性。该控制器无需附加补偿器即可在理论上消除逼近误差对跟踪误差的影响,从而实现平滑控制输入下的高精度跟踪性能。单力臂机械手控制的仿真结果表明了该方法的有效性。

关键词：自适应模糊控制逼近误差收敛高精度跟踪变论域模糊系统

自适应摩擦估计和补偿的电机伺服系统高精度控制研究

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机床与液压 2020年第14期48卷 110-113,118页

作者：温丽萍郭东新乡职业技术学院智能制造学院河南新乡453000 中国移动通信集团河南有限公司新乡分公司网络部河南新乡453000

永磁直驱伺服系统由于摩擦和扰动的存在,无法满足系统准确性和稳定性的要求。基于此,提出采用自适应摩擦估计方法实现对系统中摩擦力矩的观测和补偿。建立直驱伺服系统的数学模型,设计了用于摩擦估计的状态观测器模型,为获得摩擦力矩的... 详细信息

永磁直驱伺服系统由于摩擦和扰动的存在,无法满足系统准确性和稳定性的要求。基于此,提出采用自适应摩擦估计方法实现对系统中摩擦力矩的观测和补偿。建立直驱伺服系统的数学模型,设计了用于摩擦估计的状态观测器模型,为获得摩擦力矩的一般表达形式,通过多项式拟合,结合观测器输出,建立新的摩擦力矩一般表达式;提出一种具有补偿反馈和比例积分反馈的控制律,通过试验验证了提出的摩擦估计模型的有效性;开展了弦信号和方波信号下的试验研究。结果表明:所设计的控制方法能够有效估计和补偿系统中摩擦力,实现转角位置的高精度跟踪。

关键词：直驱伺服系统摩擦估计状态观测器高精度跟踪