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fal函数滤波器的分析及应用

电机与控制学报 2010年第11期14卷 88-91,99页

作者：王宇航姚郁马克茂哈尔滨工业大学控制与仿真中心黑龙江哈尔滨150080

fal函数是一种特殊的非线性结构,是自抗扰控制器中扩张状态观测器(ESO)的核心部分。提出了fal函数滤波器,对于噪声有较好的滤波效果,并分析了fal函数滤波器的滤波特性。提出了一种基于fal函数滤波器的新型ESO,用于处理量测环节带有噪声... 详细信息

fal函数是一种特殊的非线性结构,是自抗扰控制器中扩张状态观测器(ESO)的核心部分。提出了fal函数滤波器,对于噪声有较好的滤波效果,并分析了fal函数滤波器的滤波特性。提出了一种基于fal函数滤波器的新型ESO,用于处理量测环节带有噪声干扰的情况。与扩展一阶状态到ESO的方法以及扩展滤波器方程到ESO的方法相比,该新型ESO无须扩展ESO的阶数,避免了因阶数增加带来的观测误差增大以及参数整定问题。数值仿真表明,该新型ESO对于带有量测噪声的系统具有较好的状态跟踪效果。

关键词： fal函数扩张状态观测器自抗扰控制滤波器

自抗扰fal函数改进及在四旋翼姿态控制中的应用

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控制与决策 2018年第10期33卷 1901-1907页

作者：陈志旺张子振曹玉洁燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室河北秦皇岛066004

将自抗扰控制器(ADRC)应用于四旋翼飞行器姿态控制.首先,对扩张状态观测器(ESO)进行理论分析,对扩张状态观测器中的非线性fal函数进行改进,得到改进型faln函数,并对改进后的状态观测器进行收敛性判断;然后,将传统的fal函数与改进型faln... 详细信息

将自抗扰控制器(ADRC)应用于四旋翼飞行器姿态控制.首先,对扩张状态观测器(ESO)进行理论分析,对扩张状态观测器中的非线性fal函数进行改进,得到改进型faln函数,并对改进后的状态观测器进行收敛性判断;然后,将传统的fal函数与改进型faln函数进行仿真实验对比,以验证改进型faln函数能够更好地达到"大误差,小增益"的效果;最后,将改进的faln函数应用于四旋翼飞行器姿态控制,仿真结果表明,改进后的faln函数具有比传统fal函数更优的抗扰效果.

关键词：四旋翼飞行器自抗扰控制器扩展状态观测器 fal函数姿态控制

基于fal函数的非线性PI控制器在DC-DC变换器中的应用

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电工技术学报 2014年第S1期29卷 326-331页

作者：李虹尚佳宁陈姚尚倩郝瑞祥北京交通大学电气工程学院北京100044 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

本文针对传统PI控制器存在的不足,利用fal函数和传统的PI控制器级联构造了非线性PI控制器,并通过对fal函数的特点进行理论与仿真分析,揭示了不同参数对非线性函数的影响。然后将设计的非线性PI控制器应用于DC-DC变换器的控制环节中,与... 详细信息

本文针对传统PI控制器存在的不足,利用fal函数和传统的PI控制器级联构造了非线性PI控制器,并通过对fal函数的特点进行理论与仿真分析,揭示了不同参数对非线性函数的影响。然后将设计的非线性PI控制器应用于DC-DC变换器的控制环节中,与传统的PI控制进行对比,本文以DC-DC变换器中的Boost变换器为例,对提出的非线性PI控制器进行研究,仿真和实验结果表明,基于fal函数的非线性PI控制器和较传统的PI控制器相比能够克服调节时间与超调之间的矛盾,可以更快速,更平稳地实现系统的动态调节。

关键词：非线性PI控制 fal函数 DC-DC变换器动态调节

自抗扰fal函数的改进及在无拖曳卫星中的应用

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航天控制 2022年第4期40卷 38-44页

作者：乔鑫宇周文雅吴国强大连理工大学航空航天学院大连116024

针对自抗扰控制器在无拖曳卫星应用时瞬态性能以及鲁棒性上的不足,提出了自抗扰控制器非线性fal函数的改进形式——faln函数。函数通过调节函数大误差段增益,提高扩张状态观测器的抗差能力,以改善控制系统的性能。将faln函数与现有的自... 详细信息

针对自抗扰控制器在无拖曳卫星应用时瞬态性能以及鲁棒性上的不足,提出了自抗扰控制器非线性fal函数的改进形式——faln函数。函数通过调节函数大误差段增益,提高扩张状态观测器的抗差能力,以改善控制系统的性能。将faln函数与现有的自抗扰控制器形式进行对比仿真分析,结果表明faln函数可以让控制器拥有更快速、平稳的过渡过程,可以很好地提升无拖曳系统的控制性能。

关键词：无拖曳卫星自抗扰控制器扩展状态观测器 fal函数

PMSM驱动机器人的哈密顿与fal函数PD协调控制

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制造业自动化 2019年第10期41卷 101-105,139页

作者：王悦于海生吴贺荣青岛大学自动化学院

针对二自由度机器人控制系统位置跟踪控制难以兼顾快速性和准确性的问题,提出了机器人信号与能量协调控制。首先,根据机器人动力学方程建立机器人系统的端口受控哈密顿模型,并且引入积分控制设计能量控制器,实现了系统的稳定性和稳态时... 详细信息

针对二自由度机器人控制系统位置跟踪控制难以兼顾快速性和准确性的问题,提出了机器人信号与能量协调控制。首先,根据机器人动力学方程建立机器人系统的端口受控哈密顿模型,并且引入积分控制设计能量控制器,实现了系统的稳定性和稳态时的准确性。然后,基于模型补偿与fal函数的比例-微分控制设计了信号控制器,实现系统在动态过程中的快速响应。然后设计协调控制策略,兼顾信号控制和能量控制的优点实现了信号与能量的协调控制。最后将机器人动力学与关节伺服电机控制相结合,提出了驱动机器人关节的隐极永磁同步电机滑模控制。仿真结果表明所提出的控制方法满足了系统对快速性及准确性的要求。

关键词： PCHD控制 fal函数机器人位置控制永磁同步电机

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基于fal函数滤波的改进自抗扰技术的实现

电子设计工程 2011年第8期19卷 74-77页

作者：吕永佳张合新吴玉彬李正文第二炮兵工程学院301教研室陕西西安710025

自抗扰技术不但能观测系统的所有状态,还能观测系统模型不确定性及内外干扰,但该技术却忽略了测量噪声对系统观测的影响。基于解决测量噪声对观测系统精度的影响,提出了fal函数滤波方法,不仅能克服滤波后信号的幅值、相位与系统的真实... 详细信息

自抗扰技术不但能观测系统的所有状态,还能观测系统模型不确定性及内外干扰,但该技术却忽略了测量噪声对系统观测的影响。基于解决测量噪声对观测系统精度的影响,提出了fal函数滤波方法,不仅能克服滤波后信号的幅值、相位与系统的真实输出差别较大的问题,而且具有快速收敛性和较高的滤波精度。仿真结果验证了该方法能够有效地滤除量测噪声对系统观测的影响,体现了该算法的有效性。

关键词： fal函数滤波收敛性自抗扰有效性

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基于自抗扰的四旋翼无人机控制方法

电光与控制 2024年第1期31卷 33-39,68页

作者：孙嫚憶张安胡树欣杨盼西北工业大学航空学院西安710000

针对四旋翼无人机在飞行过程中存在的外部干扰和模型不确定性的问题,采用自抗扰控制(ADRC)方法实现姿态控制。同时对ADRC进行改进:针对扩张状态观测器(ESO)中误差增益过大、容易引起误差反复切换产生抖振的情况,构造nfal函数来代替fal函... 详细信息

针对四旋翼无人机在飞行过程中存在的外部干扰和模型不确定性的问题,采用自抗扰控制(ADRC)方法实现姿态控制。同时对ADRC进行改进:针对扩张状态观测器(ESO)中误差增益过大、容易引起误差反复切换产生抖振的情况,构造nfal函数来代替fal函数,实现抗扰能力和抖振之间的平衡;采用遗传算法对ADRC中的参数进行整定,提高了参数整定效率。在仿真系统中,证明改进后的ADRC方法抗扰性能在一定程度上有所提高;在基于Links-RT实时仿真系统的无人机飞控半实物(HIL)实验平台中,验证了该控制方法的有效性。

关键词：四旋翼无人机自抗扰控制姿态控制参数整定 fal函数

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四旋翼飞行器姿态稳定系统改进自抗扰控制

飞行力学 2024年第3期42卷 60-67页

作者：彭程边琦张甜王宝峰渭南师范学院物理与电气工程学院陕西渭南714099 长安大学汽车学院陕西西安710018 航空工业第一飞机设计研究院陕西西安710089

为了提高四旋翼飞行器的控制性能,提出一种改进的自抗扰控制技术,并应用于内环姿态稳定系统。首先,考虑到深度学习模型中激活函数的优良性能,利用sigmoid函数构建了一种结构简单、调参容易的跟踪微分器;其次,提出了一种fast-sigmoid跟... 详细信息

为了提高四旋翼飞行器的控制性能,提出一种改进的自抗扰控制技术,并应用于内环姿态稳定系统。首先,考虑到深度学习模型中激活函数的优良性能,利用sigmoid函数构建了一种结构简单、调参容易的跟踪微分器;其次,提出了一种fast-sigmoid跟踪微分器,解决传统sigmoid函数计算量较大的问题;最后,通过改进fal函数及增加速度状态量的反馈,提出了一种改进的扩展状态观测器(ESO),解决传统ESO高频抖动且收敛效率不高的问题,并进行了收敛性对比分析。仿真结果表明,所提出的改进自抗扰控制器在面对复杂干扰时具有更好的跟踪和抗干扰能力。

关键词：四旋翼飞行器 sigmoid函数自抗扰控制 fal函数

改进扩张状态观测器下永磁同步电动机滑模控制

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西安工程大学学报 2024年第1期38卷 1-8页

作者：杨羽萌朱其新苏州科技大学机械工程学院江苏苏州215009 苏州市共融机器人技术重点实验室江苏苏州215009

为了提高永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的鲁棒性,提出了一种基于改进扩张状态观测器(expanded state observer,ESO)和滑模控制(sliding mode control,SMC)相结合的复合控制器。首先,提出了一种基于新型趋近律的SMC,该新型趋近律中引入系统状态变量,使趋近速度变得与系统状态相关,同时能够保证系统状态在有限时间到达滑模面并收敛到零;其次,利用ESO估计系统状态并抵消外部扰动,且针对传统的fal函数易引起系统抖振和误差较大时引起系统增益大的问题,提出了一种新的fal函数;最后,在Matlab/Simulink中进行仿真。仿真结果表明:相比于使用传统SMC的系统,使用了该新型控制器的系统其响应时间快0.042 s,加入负载扰动时有更好的抗扰动性能,故在使用新型控制器下的系统有更好动态性能和控制精度。

关键词：永磁同步电动机滑模控制自抗扰控制扩张状态观测器 fal函数