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虚拟现实力觉临场感遥操作机器人系统的稳定性

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传感技术学报 2003年第4期16卷 393-396页

作者：陈俊杰黄惟一东南大学仪器科学与工程系

具有良好的可操作性 ,又能确保系统稳定性是解决力觉临场感遥操作机器人系统时延问题的根本。本文阐述了采用popov超稳定性理论分析并研究虚拟现实力觉临场感遥操作机器人系统的稳定性问题是行之有效的 ,并给出了其分析方法 ,指出popov... 详细信息

具有良好的可操作性 ,又能确保系统稳定性是解决力觉临场感遥操作机器人系统时延问题的根本。本文阐述了采用popov超稳定性理论分析并研究虚拟现实力觉临场感遥操作机器人系统的稳定性问题是行之有效的 ,并给出了其分析方法 ,指出popov超稳定性与无源稳定性理论是条件一致的。实验显示本文所给出的方法的有效性。

关键词：虚拟现实力觉临场感遥操作机器人系统 popov超稳定性无源稳定性

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三轴转台的自适应控制

三轴转台的自适应控制

作者：王坚哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本论文以科研课题“SZT-3T三轴转台”为背景,研究三轴转台电控伺服系统控制器的设计问题,分别利用经典PID和模型参考自适应控制算法对控制器进行设计。首先研究了三轴电控转台伺服系统总体设计方案,包括性能指标、硬件选取、模型的确立... 详细信息

本论文以科研课题“SZT-3T三轴转台”为背景,研究三轴转台电控伺服系统控制器的设计问题,分别利用经典PID和模型参考自适应控制算法对控制器进行设计。首先研究了三轴电控转台伺服系统总体设计方案,包括性能指标、硬件选取、模型的确立并对其中较为复杂的外环轴进行经典的PID设计。针对三轴电控转台伺服系统中的不确定性和外界干扰,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计出一种模型参考自适应控制器,并进行数字仿真。仿真结果表明控制系统满足给定的性能指标,并对对象模型的变化以及外界干扰都有着良好的适应能力。然后基于popov超稳定性理论和正实性理论,提出信号综合自适应并联模型跟随控制系统,并进行数字仿真。从响应曲线和误差曲线可以得到,当系统存在大时变负载干扰以及当系统模型阶次发生变化时,所设计的信号综合自适应并联模型跟随控制器能有效抑制参数摄动及外力干扰,保证控制系统具有良好的跟踪特性,克服了李雅普诺夫法设计控制器存在的缺点。最后针对被控对象模型的不确定性,甚至在不知道被控对象的精确数学模型的前提下,结合模糊控制的思想和理论方法,设计出模型参考模糊自适应控制系统。通过对比仿真得出,模型参考模糊自适应控制系统对于被控对象的变化、参考模型的变化以及系统存在传输延迟等方面的适应能力远远优于上述自适应方法。

关键词：三轴电控转台模型参考自适应控制李雅普诺夫稳定性 popov超稳定性模糊控制

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分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制策略研究

分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制策略研究

作者：李宇昊南京航空航天大学

学位级别：硕士

汽车失稳引起的重大交通事会造成巨大的经济损失和人员伤亡,对汽车的横摆稳定性进行分析和研究,可以提高汽车的操纵稳定性并减少事故的发生。与此同时,动力、传动和制动装置都整合到轮毂内的轮毂电机电动轮,为汽车的分布式电驱动和稳定... 详细信息

汽车失稳引起的重大交通事会造成巨大的经济损失和人员伤亡,对汽车的横摆稳定性进行分析和研究,可以提高汽车的操纵稳定性并减少事故的发生。与此同时,动力、传动和制动装置都整合到轮毂内的轮毂电机电动轮,为汽车的分布式电驱动和稳定性控制提供了有利条件。本文选择分布式驱动电动汽车作为研究对象,以提高分布式驱动电动汽车的行驶稳定性为目标,通过理论分析和仿真验证对横摆稳定性控制策略进行深入研究,研究结果可为分布式驱动电动汽车的横摆稳定性控制提供理论参考和工程借鉴。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)对分布式驱动电动汽车动力学建模与行驶稳定性相图进行了研究。针对分布式驱动电动汽车,对Car Sim软件中的车辆传动系统进行修改,在Simulink中搭建轮毂电机模型模拟分布式电驱动,建立分布式驱动电动汽车整车模型。建立非线性四轮二自由度模型,求解动力学微分方程得到质心侧偏角-质心侧偏角速度相图。分别研究了前轮转角、行驶速度和路面附着系数对相平面图稳定域的影响方式,并使用Matlab拟合工具箱进行参数拟合。(2)基于积分型终端滑模的主动前轮转向控制器设计。本文采取人-车-路闭环的方法,对所提出的稳定性控制策略进行验证。考虑到驾驶员在实际驾驶过程中具备一定的轨迹预测能力,建立基于轨迹预测的驾驶员路径跟踪模型。建立线控转向执行机构模型,基于积分型终端滑模方法设计主动前轮转向控制器以提高分布式驱动电动汽车的横摆稳定性,对该控制器的有限时间收敛性进行证明。在Car Sim/Simulink联合仿真平台中对基于积分型终端滑模的主动前轮转向控制器进行仿真验证。结果表明,所提出的主动前轮转向控制策略能改善分布式驱动电动汽车在低附路面下的横摆稳定性。(3)分布式驱动电动汽车直接横摆力矩稳定性控制器设计。由于主动前轮转向技术在汽车严重失稳时控制效果有限,因此本文设计了分布式驱动电动汽车直接横摆力矩稳定性控制器以应对较为极端的行驶工况。采用分层式控制策略,上层为基于popov超稳定性的模型参考自适应横摆力矩控制器,通过求解popov积分不等式得到自适应的前馈及反馈增益,具有计算负荷小,自适应性强等优势,同时能保证控制器的超稳定性要求。下层为基于二次规划的转矩分配控制器,以轮胎利用率最优为目标来分配各轮胎的驱动转矩,得到保障分布式驱动电动汽车稳定行驶所需的四轮转矩值。在Car Sim/Simulink联合仿真平台中,选择较为极端的鱼钩工况进行仿真验证。(4)分布式驱动电动汽车主动前轮转向与直接横摆力矩的稳定性协调控制器设计。对分布式驱动电动汽车的质心侧偏角-质心侧偏角速度稳定性相图进行分析,并在此基础上设计主动前轮转向与直接横摆力矩控制的稳定性协调控制器。为保证主动前轮转向与直接横摆力矩控制之间的平滑切换,基于质心侧偏角-质心侧偏角速度相图建立协调控制器的协调函数。基于Car Sim/Simulink联合仿真平台,对所设计的分布式驱动电动汽车稳定性协调控制策略进行仿真验证。设置不同的车速和路面附着系数,进行双移线工况和蛇形工况的仿真试验。仿真结果表明,本文所提出的分布式驱动电动汽车稳定性协调控制策略具有很好的的横摆稳定性控制效果,能有效防止汽车失稳以避免事故的发生。

关键词：分布式驱动横摆稳定性主动前轮转向终端滑模直接横摆力矩控制 popov超稳定性协调控制

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三轴电控转台的自适应控制

三轴电控转台的自适应控制

作者：李醇铼哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着武器系统的精度提高,对其测试的设备要求也越来越高,本论文以科研课题“SZT-3T三轴转台”为研究背景开展工作,主要研究该型号三轴转台电控伺服系统控制器的设计问题,分别利用经典PID和模型参考自适应控制算法对控制器进行设计。本... 详细信息

随着武器系统的精度提高,对其测试的设备要求也越来越高,本论文以科研课题“SZT-3T三轴转台”为研究背景开展工作,主要研究该型号三轴转台电控伺服系统控制器的设计问题,分别利用经典PID和模型参考自适应控制算法对控制器进行设计。本文在查阅大量国内外相关文献的基础上,综合了国内外仿真转台的发展概况,介绍了该型号三轴电控转台伺服系统总体设计方案,包括性能指标、硬件选取、软件流程编制。针对该三轴电控转台控制系统动态指标要求,基于数学模型,用经典控制策略对转台系统进行的校正设计,并进行仿真测试。结果表明,经典PID对具有精确数学模型的物理对象能有效地控制,且当对象为在弱非线性时控制效果仍然良好。针对该三轴电控转台伺服系统中的不确定性和外界干扰,基于popov超稳定性理论和正实性理论,提出信号综合自适应并联模型跟随控制系统的模型参考自适应控制策略,并进行数字仿真。从响应曲线和误差曲线可以得到,当系统存在强非线性不确定性和大时变负载干扰时,即便当系统模型阶次发生变化时,所设计的信号综合自适应并联模型跟随控制器能有效抑制参数摄动及外力干扰,保证控制系统具有良好的跟踪特性。该方法较PID方法,具有更高的伺服跟踪性能和更强的鲁棒性。

关键词：三轴电控转台建模伺服系统不确定性 popov超稳定性并联模型模型参考自适应控制

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切换广义系统的模型参考自适应控制

切换广义系统的模型参考自适应控制

作者：王龙福东北大学

学位级别：硕士

切换广义系统是近年来新兴的控制领域的一个研究方向,由于其结构的复杂性,切换广义系统的研究与一般切换系统相比要更加困难。目前大部分的切换系统的研究成果来自于对正常切换系统的研究,对于子系统都为广义系统的切换系统,研究成果不... 详细信息

切换广义系统是近年来新兴的控制领域的一个研究方向,由于其结构的复杂性,切换广义系统的研究与一般切换系统相比要更加困难。目前大部分的切换系统的研究成果来自于对正常切换系统的研究,对于子系统都为广义系统的切换系统,研究成果不多。切换广义系统也存在正则性,脉冲模等问题,与正常切换系统相比,它的分析与设计更加复杂和困难。所以,对切换广义系统的研究拥有重要的理论意义和实际意义。本文以广义系统以及切换广义系统的模型参考子适应控制为研究对象,分别基于参数最优化,Lyapunov稳定性,以及popov超稳定性三种理论,设计了三种模型参考自适应控制。全文的研究成果归纳如下： 1)研究了一类基于参数最优化理论的广义系统的模型参考自适应控制,并设计出了自适应律。仿真结果说明,状态跟踪误差渐近收敛,验证了设计方法的有效性。 2)研究了一类基于Lyapunov稳定性理论的广义系统以及切换广义系统的模型参考自适应控制,设计出了相应的自适应律。仿真结果说明,状态跟踪误差渐近收敛,验证了设计方法的有效性。 3)研究了一类基于popov超稳定性理论的广义系统以及切换广义系统的模型参考自适应控制,设计出了相应的自适应律。仿真结果说明,状态跟踪误差渐近收敛,验证了设计方法的有效性。

关键词：切换广义系统参数最优化 Lyapunov稳定性 popov超稳定性模型参考自适应控制