自适应挠性航天器姿态非线性控制

1

作者 周成宝 李世兴 +1 位作者 班晓军 任敬伟 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第4期235-242,309,共9页

针对未知系统扰动与惯性参数下挠性航天器姿态跟踪控制和耦合挠性附件振动抑制问题,提出了一种自适应动态面滑模非线性姿态跟踪控制算法和一种自适应非线性主动振动抑制方法。姿态控制算法采用动态面控制技术,避免了复杂的微分运算,结... 针对未知系统扰动与惯性参数下挠性航天器姿态跟踪控制和耦合挠性附件振动抑制问题,提出了一种自适应动态面滑模非线性姿态跟踪控制算法和一种自适应非线性主动振动抑制方法。姿态控制算法采用动态面控制技术,避免了复杂的微分运算,结合自适应控制和滑模控制,自适应估计未知的惯性参数和系统扰动上界,对系统扰动进行控制;振动抑制方法利用自适应控制,对非线性抑制算法的未知参数进行自适应处理,实现主动振动控制。Lyapunov稳定性分析证明了控制方案的可行性。仿真结果表明:该方案在小于30 s的时间内完成了姿态跟踪过程,需要的最大姿态控制输入不到8 N·m,迅速衰减了引起的振动。所提控制策略能够完成高质量的姿态控制和振动抑制性能,具有较好的适应性。 展开更多

关键词 挠性航天器 自适应控制 动态面控制 滑模控制 主动振动抑制

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柔性空间机器人基于关节柔性补偿控制器与虚拟力概念的模糊全局滑模控制及振动主动抑制 被引量：17

2

作者 梁捷 陈力 梁频 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第18期62-70,共9页

空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节;由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够;为此讨论了参数不确定情况下柔性关节、柔性臂空间机器人系统的动... 空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节;由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够;为此讨论了参数不确定情况下柔性关节、柔性臂空间机器人系统的动力学模拟、运动控制方案设计和以及臂、关节双重柔性振动的分阶主动抑制问题。依据线动量、角动量守恒关系并基于拉格朗日方程、线性扭转弹簧及假设模态法推导了系统动力学模型;以此为基础;针对空间机器人实际应用中各关节铰具有较强柔性的情况,引入了关节柔性补偿控制器并结合奇异摄动技术将整个系统分解成独立时间尺度的电机力矩动力子系统和柔性臂子系统;针对电机力矩动力子系统,设计了力矩微分反馈控制器来抑制关节柔性引起的系统弹性振动;针对柔性臂子系统,提出了一种基于虚拟力概念的自适应模糊全局滑模控制方案,由于运用了虚拟力的概念,从而通过仅设计一个控制输入就可达到既跟踪期望轨迹又抑制柔性臂柔性振动的控制目标。计算机数值仿真对比实验证实了该方法的可靠性和有效性。 展开更多

关键词 柔性关节柔性臂空间机器人 关节柔性补偿控制器 虚拟控制力 全局滑模控制 双柔性振动分阶主动抑制

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平面欠驱动柔性机械臂的PSO轨迹优化与自抗扰振动抑制 被引量：15

3

作者 潘昌忠 罗晶 +2 位作者 李智靖 熊培银 陈君 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期181-189,共9页

针对平面单连杆柔性机械臂(planar single-link flexible manipulator,PSLFM)的振动抑制及稳定控制问题,提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的轨迹优化与自抗扰控制方法,实现机器人末端执行器从任意初始位置... 针对平面单连杆柔性机械臂(planar single-link flexible manipulator,PSLFM)的振动抑制及稳定控制问题,提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的轨迹优化与自抗扰控制方法,实现机器人末端执行器从任意初始位置移动到目标位置,并且抑制住由柔性连杆引起的弹性振动。首先,基于假设模态法建立柔性机械臂的动力学模型,并对该模型的欠驱动特性进行分析,得到驱动变量与欠驱动变量之间的状态约束关系。其次,基于该约束关系,运用双向轨迹规划方法为驱动变量分别规划一条前向轨迹和一条反向轨迹。然后,采用粒子群算法对轨迹参数进行优化,确保两条轨迹平滑地拼合成一条完整轨迹。最后,设计自抗扰跟踪控制器使机械臂存在外部扰动和角速度不可测情况下精确地跟踪优化的轨迹,实现机械臂的振动抑制与稳定控制。仿真与对比结果表明,所提控制方法具有更好的振动抑制效果及鲁棒性。 展开更多

关键词 柔性机械臂 轨迹规划 振动抑制 自抗扰 欠驱动系统

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基于动态输出反馈的挠性航天器主动振动抑制 被引量：5

4

作者 马广富 胡庆雷 石忠 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期394-398,共5页

针对航天器三轴同时姿态机动时挠性附件的振动抑制问题,提出了基于动态输出反馈控制的主动振动抑制方法。采用拉格朗日方法和四元数参数化建立了挠性航天器的非线性模型。利用航天器姿态控制问题固有的无源性,设计了1种仅利用姿态四元... 针对航天器三轴同时姿态机动时挠性附件的振动抑制问题,提出了基于动态输出反馈控制的主动振动抑制方法。采用拉格朗日方法和四元数参数化建立了挠性航天器的非线性模型。利用航天器姿态控制问题固有的无源性,设计了1种仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的动态控制规律,并采用压电作动器来抑制挠性结构的振动。基于Lyapunov方法证明了所设计的动态控制器保证了姿态的渐近稳定和模态的振动的衰减。仿真结果表明了所提出的控制方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 挠性航天器 姿态机动 主动振动抑制 压电作动器

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一种改进的柔性关节机械臂分级滑模控制 被引量：3

5

作者 姚伟 张丹丹 +2 位作者 郭毓 吴益飞 郭健 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期201-206,共6页

为实现多自由度柔性关节机械臂高精度定点控制和振动抑制,提出了一种改进的分级滑模控制算法.该算法借鉴分级滑模的思想,分别根据减速器输出角和关节角设计第一级滑模面,然后根据第一级滑动模态设计第二级滑模面.采用双幂次趋近律,使滑... 为实现多自由度柔性关节机械臂高精度定点控制和振动抑制,提出了一种改进的分级滑模控制算法.该算法借鉴分级滑模的思想,分别根据减速器输出角和关节角设计第一级滑模面,然后根据第一级滑动模态设计第二级滑模面.采用双幂次趋近律,使滑动模态无论是远离还是接近滑模面时都具有很快的趋近速度,而且控制力矩的抖振小,动态性能好.应用李雅普诺夫理论证明了所设计的控制器能够保证二级滑动模态有限时间有界稳定,进而一级滑动模态和系统状态也是有限时间有界稳定.数字仿真结果表明,所提控制算法与未改进之前相比,关节角的响应时间快1 s,并且提高了定点控制的精度,有效减小了抖振. 展开更多

关键词 多自由度 柔性关节机械臂 分级滑模 双幂次 振动削弱

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基座弹性影响下空间站柔性关节机械臂的鲁棒自适应滑模控制及双重弹性振动主动抑制 被引量：9

6

作者 梁捷 陈力 +1 位作者 梁武林 秦开宇 《载人航天》 CSCD 2016年第6期788-796,共9页

讨论了基座存在弹性情况下,载体位置、姿态均不控的空间站柔性关节机械臂系统控制问题。利用拉格朗日方法结合动量守恒定律,建立了弹性基座空间站柔性关节机械臂系统动力学方程。以此为基础,依据级联控制法,将系统分解为弹性基座刚性臂... 讨论了基座存在弹性情况下,载体位置、姿态均不控的空间站柔性关节机械臂系统控制问题。利用拉格朗日方法结合动量守恒定律,建立了弹性基座空间站柔性关节机械臂系统动力学方程。以此为基础,依据级联控制法,将系统分解为弹性基座刚性臂子系统和关节柔性电机转子子系统。对于弹性基座刚性臂子系统,为了主动抑制弹性基座柔性振动,运用虚拟力的概念,构造同时反映柔性模态和刚性运动轨迹的混合期望轨迹,通过改造原有的控制方案,提出基于虚拟力概念的鲁棒自适应滑模控制器控制策略,由于运用了虚拟力的概念,从而仅通过设计一个控制输入便可同时保证刚性轨迹跟踪并对载体基座的弹性振动进行主动抑制,更适应于空间站柔性关节机械臂系统的实际应用。同时,针对系统参数未知的情况,利用级联控制方法能够有效地抑制柔性关节的振动。理论分析及仿真算例均表明了控制方法的可行性。 展开更多

关键词 空间站 柔性关节机械臂 弹性基座 动力学建模 鲁棒自适应滑模控制 弹性振动主动控制

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改进型负输入整形与最优控制结合的振动抑制方法 被引量：12

7

作者 赵志刚 游斌弟 赵阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期202-208,共7页

针对诸如柔性机械臂这类柔性系统的主动振动控制问题,提出了基于改进型负输入整形和最优控制结合的振动抑制方法。以柔性机械臂为研究对象,设计最优状态反馈控制实现其旋转机动任务及柔性振动抑制。为增强柔性振动抑制效果和改善系统的... 针对诸如柔性机械臂这类柔性系统的主动振动控制问题,提出了基于改进型负输入整形和最优控制结合的振动抑制方法。以柔性机械臂为研究对象,设计最优状态反馈控制实现其旋转机动任务及柔性振动抑制。为增强柔性振动抑制效果和改善系统的运动时间,根据引入线性二次型调节器(LQR)反馈后整个闭环系统的振动频率和阻尼比设计改进型负输入整形器作为前馈控制器。将前馈控制与反馈控制相结合能发挥其各自的优点,提高系统的性能。仿真分析结果表明,所设计的混合控制策略可以有效地抑制柔性振动,且可以减少系统响应时间的延迟和加快系统响应速度。 展开更多

关键词 主动振动控制 改进型负输入整形 最优控制 线性二次型调节器 柔性机械臂 振动抑制

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挠性结构的输入成形与分力合成主动振动抑制方法研究 被引量：7

8

作者 陕晋军 刘暾 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期379-383,共5页

研究了 2种挠性结构的主动振动抑制方法——输入成形法与分力合成法。对 2种方法的基本原理、应用形式和对参数变动的鲁棒性进行了综合分析与比较 ,指出了它们之间的相同点和不同点。

关键词 挠性结构 主动振动抑制方法 分力合成 输入成形

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分力合成和智能材料相结合的振动控制方法 被引量：2

9

作者 胡庆雷 马广富 姜雪原 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期510-513,共4页

针对采用喷气控制的挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种将分力合成(CSVS)和基于分布式压电陶瓷元件(PZT)振动控制相结合的主动振动抑制方法.研究了将分力合成方法应用于闭环系统的控制.为了将CSVS方法应用于具有常幅值... 针对采用喷气控制的挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种将分力合成(CSVS)和基于分布式压电陶瓷元件(PZT)振动控制相结合的主动振动抑制方法.研究了将分力合成方法应用于闭环系统的控制.为了将CSVS方法应用于具有常幅值执行机构的系统,提出将PWPF调制与CSVS相结合的方法.为了进一步抑制挠性附件的残余振动,采用分布压电陶瓷元件(PZT)作为作动器,设计正位置反馈(PPF)补偿器,增加挠性结构振动模态的阻尼,使得挠性结构的振动在较短的时间内能够迅速衰减.最后,将该方法应用于挠性航天器的单轴rest-to-rest姿态机动控制,结果验证了该方法的可行性和有效性. 展开更多

关键词 挠性航天器 分力合成方法 振动抑制 姿态机动 压电陶瓷

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全柔性杆空间机械臂动力学与运动L_2增益抗扰鲁棒反演控制 被引量：4

10

作者 张丽娇 陈力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期952-957,共6页

讨论了全柔性杆空间机械臂系统动力学、运动L_2增益抗扰鲁棒反演控制。结合拉格朗日方法、动量守恒关系和假设模态法对系统进行动力学分析,获得了系统的动力学方程。基于系统双时标模型,采用奇异摄动法,将系统降阶分解为两个子系统:描... 讨论了全柔性杆空间机械臂系统动力学、运动L_2增益抗扰鲁棒反演控制。结合拉格朗日方法、动量守恒关系和假设模态法对系统进行动力学分析,获得了系统的动力学方程。基于系统双时标模型,采用奇异摄动法,将系统降阶分解为两个子系统:描述关节刚性运动的慢变子系统,描述柔性杆振动的快变子系统。为慢变子系统设计了对外部有界干扰具有抑制作用的鲁棒反演控制器,使外部有界干扰对系统性能输出的L_2增益小于给定值;基于线性系统最优控制理论实现了快变子系统的控制,以抑制由臂杆柔性引起的振动。数值仿真说明了所设计混合控制器的可行性和有效性。 展开更多

关键词 空间机械臂 全柔性杆 L2增益 鲁棒反演控制 主动抑振

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应用分力合成方法改善柔性系统性能的研究 被引量：3

11

作者 陕晋军 刘暾 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2002年第11期1536-1540,共5页

提出了将柔性结构的分力合成主动振动抑制方法和反馈控制方法结合使用来提高控制系统性能指标的方法。应用该方法仅需要知道闭环系统及柔性振动的频率及阻尼,而且可以同时抑制任意多个振动模态。分力合成方法可以对频率和阻尼系数的不... 提出了将柔性结构的分力合成主动振动抑制方法和反馈控制方法结合使用来提高控制系统性能指标的方法。应用该方法仅需要知道闭环系统及柔性振动的频率及阻尼,而且可以同时抑制任意多个振动模态。分力合成方法可以对频率和阻尼系数的不确定性具有较强的鲁棒性,这使该方法更易于工程实现。本文对单柔性杆,将分力合成主动振动抑制方法和反馈控制相结合,设计了不同形式的大角度机动控制律,数值仿真和试验结果充分验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 分力合成方法 柔性系统性能 航天工程 飞行器 主动振动抑制 反馈控制 鲁棒性 大角度机动 单柔性杆

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挠性航天器姿态机动的主动振动控制 被引量：2

12

作者 马广富 胡庆雷 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期603-607,共5页

针对挠性航天器三轴姿态同时机动时太阳帆板的振动抑制问题,提出了采用压电智能元件作为致动器的主动振动控制方法,基于Lagrangian方法和四元数参数化建立了航天器姿态动力学和运动学模型.利用航天器姿态控制问题固有的无源性,设计了一... 针对挠性航天器三轴姿态同时机动时太阳帆板的振动抑制问题,提出了采用压电智能元件作为致动器的主动振动控制方法,基于Lagrangian方法和四元数参数化建立了航天器姿态动力学和运动学模型.利用航天器姿态控制问题固有的无源性,设计了一种仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的控制规律,使得在大角度姿态机动的同时能有效地抑制太阳帆板的振动;基于Lyapunov方法证明了设计的动态控制器能够保证姿态的渐近稳定性和模态振动的衰减性.将该方法的控制效果与PD控制方法进行了比较,仿真验证了所给出的控制方法的可行性和有效性. 展开更多

关键词 挠性航天器 姿态动力学 姿态机动 主动振动抑制

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柔性神经网络滑模主动控制技术 被引量：1

13

作者 杨庆超 杨理华 +1 位作者 朱石坚 楼京俊 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期125-131,共7页

针对复杂激励条件下的振动控制,对Jiles-atherton模型的磁致伸缩作动器在双层隔振系统中的主动控制进行了研究。以传统滑模控制为基础,提出一种柔性神经网络滑模控制算法。用正则化方法设计控制器的切换矩阵,建立神经网络权值和柔性映... 针对复杂激励条件下的振动控制,对Jiles-atherton模型的磁致伸缩作动器在双层隔振系统中的主动控制进行了研究。以传统滑模控制为基础,提出一种柔性神经网络滑模控制算法。用正则化方法设计控制器的切换矩阵,建立神经网络权值和柔性映射参数更新学习公式,并将该控制策略应用于双层隔振系统的振动主动控制中。通过单频、多频及随机信号激励进行仿真研究,结果表明:柔性神经网络滑模控制器具有较强的鲁棒性,具有较好的控制效果。 展开更多

关键词 双层隔振 磁致伸缩作动器 滑模控制 柔性神经网络 主动控制

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飘浮基柔性关节、柔性臂空间机器人的鲁棒控制仿真 被引量：1

14

作者 于潇雁 陈力 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3025-3031,共7页

讨论了载体位置无控、姿态受控的飘浮基柔性关节、柔性臂空间机器人的鲁棒控制与振动分级抑制问题。利用拉格朗日方程与动量守恒原理得到系统的动力学方程。利用奇异摄动法,将柔性空间机器人系统分解为一个慢变子系统与2个快变子系统;... 讨论了载体位置无控、姿态受控的飘浮基柔性关节、柔性臂空间机器人的鲁棒控制与振动分级抑制问题。利用拉格朗日方程与动量守恒原理得到系统的动力学方程。利用奇异摄动法,将柔性空间机器人系统分解为一个慢变子系统与2个快变子系统;提出了一个由鲁棒慢变控制项与2个快变控制项组成的复合控制器。该控制方案的显著优点为:不需要测量、反馈载体的位置、移动速度、移动加速度。系统的数值仿真,证实了该方法的有效性。 展开更多

关键词 飘浮基柔性空间机器人 奇异摄动法 鲁棒控制 振动分级抑制 柔性臂 柔性关节

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卫星姿控系统的滑模容错控制及主动振动抑制 被引量：1

15

作者 杨婧 史小平 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期100-106,共7页

针对执行机构故障情况下挠性卫星姿态控制系统的容错控制及主动振动抑制问题,建立轨控推力扰动条件下含执行器故障的挠性卫星姿态控制系统模型,采用自适应控制方法设计该姿控系统的高阶滑模容错控制器,并在姿态稳定的基础上设计基于高... 针对执行机构故障情况下挠性卫星姿态控制系统的容错控制及主动振动抑制问题,建立轨控推力扰动条件下含执行器故障的挠性卫星姿态控制系统模型,采用自适应控制方法设计该姿控系统的高阶滑模容错控制器,并在姿态稳定的基础上设计基于高阶滑模的补偿项以降低挠性振动对姿态精确度的影响。对轨控期间飞轮正常情形及故障情形下的挠性卫星姿态仿真结果表明,在卫星姿态控制系统存在干扰的条件下,该方法能实现对执行器故障的容错能力并能提高姿态控制精确度。 展开更多

关键词 高阶滑模控制 主动振动抑制 挠性卫星 容错控制

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移动双柔性梁系统的振动主动控制 被引量：3

16

作者 邱志成 陈思文 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期62-67,194,共7页

以弹簧连接移动双柔性梁系统为实验对象,研究多柔体系统的振动特性和振动主动控制问题。针对移动双柔性梁系统存在建模的复杂性和耦合非线性等问题,基于系统的动态线性化数据模型,研究无模型自适应控制算法在多柔体振动主动控制领域的... 以弹簧连接移动双柔性梁系统为实验对象,研究多柔体系统的振动特性和振动主动控制问题。针对移动双柔性梁系统存在建模的复杂性和耦合非线性等问题,基于系统的动态线性化数据模型,研究无模型自适应控制算法在多柔体振动主动控制领域的应用。设计并搭建移动双柔性梁实验平台,进行基于压电驱动器和伺服电机混合控制的双柔性梁振动抑制实验研究。实验结果表明,无模型自适应控制器可实现对振动的快速抑制。 展开更多

关键词 双柔性梁系统 振动主动控制 无模型自适应控制 混合控制

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旋转双柔性压电梁的分层递推模糊振动控制

17

作者 邱志成 吴传健 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期100-107,共8页

行星减速器存在齿轮间隙时驱动旋转双柔性梁结构是一个强耦合、非线性多输入多输出(MIMO)控制系统,针对该系统的振动控制问题,提出一种基于MIMO系统的分层递推模糊控制算法.首先在模糊控制器中引入分层结构,将旋转双柔性梁的系统运行状... 行星减速器存在齿轮间隙时驱动旋转双柔性梁结构是一个强耦合、非线性多输入多输出(MIMO)控制系统,针对该系统的振动控制问题,提出一种基于MIMO系统的分层递推模糊控制算法.首先在模糊控制器中引入分层结构,将旋转双柔性梁的系统运行状态划分为不同的区间,进行控制算法设计;然后建立行星减速器驱动旋转双柔性压电梁实验平台,利用压电片驱动器和交流伺服电机复合驱动抑制双柔性梁结构振动,对控制算法进行实验验证.结果表明,与比例加微分(PD)控制算法相比,所提出的分层递推模糊控制算法对结构大幅值振动和小幅值振动都有较快的抑制效果. 展开更多

关键词 旋转双柔性梁 分层递推模糊控制 振动控制 行星齿轮减速器 间隙 耦合

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基于对地参数双端测量及闭环控制的配电网柔性接地有源消弧方法 被引量：16

18

作者 喻泉 曾祥君 +3 位作者 喻锟 李佳政 曾举鹏 李理 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1011-1021,共11页

针对中性点经消弧线圈接地配电网发生单相接地故障后故障电流难以全部补偿、消弧效果不佳的问题,提出了一种基于对地参数双端测量及闭环控制的有源消弧方法,通过向配电网中性点注入一工频电流来实现故障消弧。所提出的对地参数双端测量... 针对中性点经消弧线圈接地配电网发生单相接地故障后故障电流难以全部补偿、消弧效果不佳的问题,提出了一种基于对地参数双端测量及闭环控制的有源消弧方法,通过向配电网中性点注入一工频电流来实现故障消弧。所提出的对地参数双端测量法以柔性接地装置的注入变压器为注入端注入一特征频率电流,以消弧线圈内部电压互感器为返回端测量空载电压,实现了配电网对地参数测量。该方法考虑了消弧线圈阻尼电阻,且消除了注入变压器漏阻抗对测量精度的影响,从而消除了传统对地参数测量方法在建模和原理上存在的误差。进一步设计了电流闭环控制方法,由测得的配电网对地参数计算得到注入电流的参考值后,通过比例谐振(proportional resonance,PR)控制器校正注入电流实际值与参考值的差值,再经L型滤波电路后注入配电网中性点,有效抑制故障相电压为0。仿真和实验结果证明了所提方法精度高、响应速度快,可实现接地故障快速可靠消弧,且适用于不同过渡电阻的故障情况。 展开更多

关键词 配电网 对地参数双端测量 闭环控制 柔性接地 有源消弧 阻尼电阻

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果园巡检机器人长臂抖动抑制方法 被引量：5

19

作者 姜海勇 姜文光 +2 位作者 邢雅周 李娜 杨欣 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期12-20,共9页

针对果园巡检机器人长臂因抖动而严重制约图像采集效率的问题,该研究提出基于臂体上3个部位的仰角构建单一反馈量进行抖动抑制的方法。首先基于臂体外伸段的有限元模态分析结果,通过固有频率和静变形的等效,建立三杆两扭簧等效机构的动... 针对果园巡检机器人长臂因抖动而严重制约图像采集效率的问题,该研究提出基于臂体上3个部位的仰角构建单一反馈量进行抖动抑制的方法。首先基于臂体外伸段的有限元模态分析结果,通过固有频率和静变形的等效,建立三杆两扭簧等效机构的动力学模型。并基于微分平坦理论将3个倾角传感器读数合成为一个系统输出量,以平坦输出量作为被控量,采用PID控制器进行抑振试验,再利用自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)思想中对广义扰动的处理方法,将被控模型等效为二阶系统形式,并将模型信息代入到扩张状态观测器中进行对比试验。试验结果表明,基于本文构建的方法均能起到快速抑制长臂抖动的作用。在冲击作用致使末端产生10°幅值的抖动情况下,PID控制器实现了7 s内抑制大幅抖动,自抗扰控制器实现了8 s内快速抑制大幅抖动的效果。PID控制器的输出出现3次饱和现象且小幅较高频率抖动不易消除,而自抗扰控制器仅出现一次饱和,具有抖动抑制过程平滑的优点。本文的控制算法简洁适于在单片机等微型计算机系统中应用,系统结构简单成本低,可为现代农业装备研发与应用中解决长臂类结构抖动的主动抑制问题提供理论参考。 展开更多

关键词 抖动抑制 模态等效 果园巡视机器人 长柔性臂 微分平坦 自抗扰控制

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基于压电陶瓷的柔性机械臂主动振动控制实验研究 被引量：3

20

作者 陈希 王海 +2 位作者 陶伟 薛彬 杨春来 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期777-781,共5页

柔性机构因其工作效率高,能量消耗低和结构简单等优点被广泛应用于机器人领域。但柔性机构由于刚度较低,易产生弹性振动,使机器人的定位精度和运动精度降低。为了验证在前期的工作中提出的柔性机械臂主动振动最优控制位置分析的正确性,... 柔性机构因其工作效率高,能量消耗低和结构简单等优点被广泛应用于机器人领域。但柔性机构由于刚度较低,易产生弹性振动,使机器人的定位精度和运动精度降低。为了验证在前期的工作中提出的柔性机械臂主动振动最优控制位置分析的正确性,搭建了一个基于Labview的测试系统。在柔性臂上不同位置粘贴压电片来实现对柔性臂不同位置的主动振动控制,通过测试系统得到最优控制位置处和最优控制位置附近的柔性机械臂振动的传感电压,根据控制前后传感电压的变化分析柔性臂抑制的强弱。根据实验结果显示,柔性臂在前三阶振动下,分别在其最优控制位置上获得最高的抑振率,从而验证了最优控制位置的有效性。 展开更多

关键词 柔性机械臂 压电片 主动振动控制 最优控制位置 抑振率

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