磁悬浮转子在基础激励作用下振动会进一步加剧,严重时会发生碰摩而使系统失稳。针对此问题,通过引入扩张状态观测器(extended state observer,简称ESO)来实现基础激励的振动控制,其鲁棒性强且不依赖精确建模,可以实时观测扰动。首先,搭...磁悬浮转子在基础激励作用下振动会进一步加剧,严重时会发生碰摩而使系统失稳。针对此问题,通过引入扩张状态观测器(extended state observer,简称ESO)来实现基础激励的振动控制,其鲁棒性强且不依赖精确建模,可以实时观测扰动。首先,搭建基础激励下磁悬浮转子机电一体化模型,利用该模型仿真分析了基础激励参数与比例-积分-微分(proportional integral derivative,简称PID)控制参数变化对系统动力学响应的影响规律,得知PID难以满足基础激励抑振需求;其次,分析了基础激励对转子系统的径向耦合作用,利用ESO将基础等效力与系统耦合项作为扰动进行振动补偿,并完成ESO的设计与参数整定;最后,仿真对比分析了不同基础激励作用下引入ESO的振动补偿效果。试验结果表明,引入ESO使基础激励下转子振动位移衰减达30%以上,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。展开更多
为了提高导引头稳定平台抗扰性及速度稳态跟踪性能,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的双积分滑模控制器(Double Integral Sliding Mode Controller,DISMC)。首先,采用二阶扩张状态观测器对系统的未知扰动进...为了提高导引头稳定平台抗扰性及速度稳态跟踪性能,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的双积分滑模控制器(Double Integral Sliding Mode Controller,DISMC)。首先,采用二阶扩张状态观测器对系统的未知扰动进行估计;然后,采用了双积分滑模控制器实现了系统的低稳态误差跟踪,同时采用了改进的幂次趋近律来削弱控制系统的抖振影响;最后,采用导引头稳定平台进行目标跟踪实验和隔离度性能测试。实验结果表明,与传统基于扰动观测器(Disturbance Observer,DOB)的PI控制方法相比,跟踪3(°)/s的梯形波时,在提出的控制器作用下速度跟踪快速性提高了48 ms,跟踪误差标准差提高了0.0131(°)/s。同时用转台模拟弹体扰动分别为sin(πt)°、3sin(5πt)°、7sin(2πt)°时,系统的隔离度分别提高了2.91%、0.45%、0.7%,表明基于扩张状态观测器的双积分滑模控制器对导引头稳定平台具有较强的抗扰性和较好的跟踪性能。展开更多
针对直流配电网中母线电压控制问题,在双向AC/DC变换器传统双闭环控制器的基础上,设计一种基于扩张状态观测器（extended state observer,ESO）和终端滑模的非线性鲁棒电流前馈控制器,在不需要增加额外电压/电流传感器的情况下实现对系...针对直流配电网中母线电压控制问题,在双向AC/DC变换器传统双闭环控制器的基础上,设计一种基于扩张状态观测器（extended state observer,ESO）和终端滑模的非线性鲁棒电流前馈控制器,在不需要增加额外电压/电流传感器的情况下实现对系统内扰动的快速跟踪,有利于直流配电网中分布式电源与负荷的扩展和即插即用。传统电流前馈控制需要多个电流传感器采集负载电流信息,利用ESO与终端滑模控制理论将电流前馈控制系统转变为以直流母线电压为输入信号的非线性鲁棒电流前馈控制器,有效避免额外传感器的加入,减少装置费用,并且ESO可对系统各状态以及系统模型的不确定性和外部扰动进行实时跟踪,实现对系统中母线电压波动的快速抑制。软件数值仿真结果表明,该控制器表现出良好的控制效果和鲁棒性,对于直流母线电压波动具有很好的稳定效果。展开更多
针对欠驱动四旋翼无人飞行器的系统特性,为解决传统四旋翼飞行控制方法中存在的弱点,如系统状态变量间相互有较大耦合、控制效果易受建模误差的影响及抵御外界干扰能力较弱等弱点,设计一种基于扩张状态观测器(extended state observer,E...针对欠驱动四旋翼无人飞行器的系统特性,为解决传统四旋翼飞行控制方法中存在的弱点,如系统状态变量间相互有较大耦合、控制效果易受建模误差的影响及抵御外界干扰能力较弱等弱点,设计一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的轨迹跟踪算法,由ESO实现对系统复合干扰的估计,并在控制律中对复合干扰进行实时补偿。由于ESO只需要测量系统输出即可实现对复合干扰的精确估计,因此在实际系统中易于实现,为验证所提算法,进行两种不同情况下的仿真研究,分别为矩形轨迹跟踪和圆形轨迹跟踪,仿真结果验证了所提算法的可行性。展开更多
针对飞行器再入姿态运动设计了一种基于扩张状态观测器(extended states observer,ESO)的预测控制方法。为了降低系统的阶数,将姿态系统分成姿态角子系统和姿态角速率子系统,分别设计控制器。采用动态逆方法将运动方程线性化,并基于此...针对飞行器再入姿态运动设计了一种基于扩张状态观测器(extended states observer,ESO)的预测控制方法。为了降低系统的阶数,将姿态系统分成姿态角子系统和姿态角速率子系统,分别设计控制器。采用动态逆方法将运动方程线性化,并基于此推导了解析的最优预测控制律。为了提高控制器的精度和鲁棒性,采用ESO对模型误差和不确定扰动进行估计,并在预测控制律中进行补偿。最后证明了算法的稳定性。通过六自由度仿真分析,验证了控制方法的良好性能。展开更多
文摘磁悬浮转子在基础激励作用下振动会进一步加剧,严重时会发生碰摩而使系统失稳。针对此问题,通过引入扩张状态观测器(extended state observer,简称ESO)来实现基础激励的振动控制,其鲁棒性强且不依赖精确建模,可以实时观测扰动。首先,搭建基础激励下磁悬浮转子机电一体化模型,利用该模型仿真分析了基础激励参数与比例-积分-微分(proportional integral derivative,简称PID)控制参数变化对系统动力学响应的影响规律,得知PID难以满足基础激励抑振需求;其次,分析了基础激励对转子系统的径向耦合作用,利用ESO将基础等效力与系统耦合项作为扰动进行振动补偿,并完成ESO的设计与参数整定;最后,仿真对比分析了不同基础激励作用下引入ESO的振动补偿效果。试验结果表明,引入ESO使基础激励下转子振动位移衰减达30%以上,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。
文摘为了提高导引头稳定平台抗扰性及速度稳态跟踪性能,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的双积分滑模控制器(Double Integral Sliding Mode Controller,DISMC)。首先,采用二阶扩张状态观测器对系统的未知扰动进行估计;然后,采用了双积分滑模控制器实现了系统的低稳态误差跟踪,同时采用了改进的幂次趋近律来削弱控制系统的抖振影响;最后,采用导引头稳定平台进行目标跟踪实验和隔离度性能测试。实验结果表明,与传统基于扰动观测器(Disturbance Observer,DOB)的PI控制方法相比,跟踪3(°)/s的梯形波时,在提出的控制器作用下速度跟踪快速性提高了48 ms,跟踪误差标准差提高了0.0131(°)/s。同时用转台模拟弹体扰动分别为sin(πt)°、3sin(5πt)°、7sin(2πt)°时,系统的隔离度分别提高了2.91%、0.45%、0.7%,表明基于扩张状态观测器的双积分滑模控制器对导引头稳定平台具有较强的抗扰性和较好的跟踪性能。
文摘针对直流配电网中母线电压控制问题,在双向AC/DC变换器传统双闭环控制器的基础上,设计一种基于扩张状态观测器（extended state observer,ESO）和终端滑模的非线性鲁棒电流前馈控制器,在不需要增加额外电压/电流传感器的情况下实现对系统内扰动的快速跟踪,有利于直流配电网中分布式电源与负荷的扩展和即插即用。传统电流前馈控制需要多个电流传感器采集负载电流信息,利用ESO与终端滑模控制理论将电流前馈控制系统转变为以直流母线电压为输入信号的非线性鲁棒电流前馈控制器,有效避免额外传感器的加入,减少装置费用,并且ESO可对系统各状态以及系统模型的不确定性和外部扰动进行实时跟踪,实现对系统中母线电压波动的快速抑制。软件数值仿真结果表明,该控制器表现出良好的控制效果和鲁棒性,对于直流母线电压波动具有很好的稳定效果。
文摘针对欠驱动四旋翼无人飞行器的系统特性,为解决传统四旋翼飞行控制方法中存在的弱点,如系统状态变量间相互有较大耦合、控制效果易受建模误差的影响及抵御外界干扰能力较弱等弱点,设计一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的轨迹跟踪算法,由ESO实现对系统复合干扰的估计,并在控制律中对复合干扰进行实时补偿。由于ESO只需要测量系统输出即可实现对复合干扰的精确估计,因此在实际系统中易于实现,为验证所提算法,进行两种不同情况下的仿真研究,分别为矩形轨迹跟踪和圆形轨迹跟踪,仿真结果验证了所提算法的可行性。
文摘针对飞行器再入姿态运动设计了一种基于扩张状态观测器(extended states observer,ESO)的预测控制方法。为了降低系统的阶数,将姿态系统分成姿态角子系统和姿态角速率子系统,分别设计控制器。采用动态逆方法将运动方程线性化,并基于此推导了解析的最优预测控制律。为了提高控制器的精度和鲁棒性,采用ESO对模型误差和不确定扰动进行估计,并在预测控制律中进行补偿。最后证明了算法的稳定性。通过六自由度仿真分析,验证了控制方法的良好性能。
