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Robust Modeling, Sliding-Mode Controller, and Simulation of an Underactuated ROV Under Parametric Uncertainties and Disturbances 被引量:2
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作者 Mostafa Eslami Cheng Siong Chin Amin Nobakhti 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2019年第2期213-227,共15页
A dynamic model of a remotely operated vehicle(ROV)is developed.The hydrodynamic damping coefficients are estimated using a semi-predictive approach and computational fluid dynamic software ANSYS-CFX?and WAMIT?.A slid... A dynamic model of a remotely operated vehicle(ROV)is developed.The hydrodynamic damping coefficients are estimated using a semi-predictive approach and computational fluid dynamic software ANSYS-CFX?and WAMIT?.A sliding-mode controller(SMC)is then designed for the ROV model.The controller is subsequently robustified against modeling uncertainties,disturbances,and measurement errors.It is shown that when the system is subjected to bounded uncertainties,the SMC will preserve stability and tracking response.The paper ends with simulation results for a variety of conditions such as disturbances and parametric uncertainties. 展开更多
关键词 Remotely operated vehicle ROBUST modelING Sliding-mode control Simulation Disturbances PARAMETRIC UNCERTAINTIES
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Adaptive high precision position control of servo actuator with friction compensation using LuGre model 被引量:1
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作者 邵志宇 方东洋 张晓东 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2011年第1期105-110,共6页
Adaptive control of servo actuator with nonlinear friction compensation is addressed. LuGre dynamic friction model is adopted to characterize the nonlinear friction and a new kind of slid ing mode observer is designe... Adaptive control of servo actuator with nonlinear friction compensation is addressed. LuGre dynamic friction model is adopted to characterize the nonlinear friction and a new kind of slid ing mode observer is designed to estimate the internal immeasurable state of LuGre model. Based on the estimated friction state, adaptive laws are designed to identify the unknown model parameters and the external disturbances, and the system stability and asymptotic trajectory tracking perform ance are guaranteed by Lyapunov function. The position tracking performance is verified by the ex perimental results. 展开更多
关键词 adaptive control position tracking servo actuator LuGre friction model sliding modeobserver
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Mecanum轮全向AGV轨迹跟踪级联控制器设计
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作者 文生平 苏毅龙 瞿弘毅 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期49-61,共13页
针对四Mecanum轮驱动的自动导引车(AGV)的轨迹跟踪控制问题,设计了一种模型预测控制(MPC)和自适应滑模控制(SMC)级联的控制器,来改善控制精度和稳定性,提高控制过程的层次性、针对性和有效性。在运动学层面,建立了AGV轨迹跟踪误差模型,... 针对四Mecanum轮驱动的自动导引车(AGV)的轨迹跟踪控制问题,设计了一种模型预测控制(MPC)和自适应滑模控制(SMC)级联的控制器,来改善控制精度和稳定性,提高控制过程的层次性、针对性和有效性。在运动学层面,建立了AGV轨迹跟踪误差模型,将其转化为二次规划问题,并加入约束条件,配合模型预测控制的滚动优化来在线求解二次规划的最优解,将AGV位姿误差转化为轮子转速的期望输出;在动力学层面,采用滑模控制得到轮子的输出力矩,实现轮子对期望转速的跟踪,引入具有快速准确逼近能力的极限学习机(ELM)神经网络对模型不确定性和未知干扰进行在线观测,并与滑模控制相结合自适应抵消干扰,进一步提高控制器的鲁棒性。在余弦扰动和脉冲干扰下对控制器进行仿真验证,并将结果与PID控制结果进行对比,发现MPC+SMC级联控制器的跟踪效果具有明显优势;与采用径向基函数(RBF)神经网络观测的级联控制器的对比表明,采用ELM观测器的控制器对干扰的鲁棒性更强,在各转速条件下与干扰曲线的拟合度均超过95%,其跟踪误差在多项指标上相比其他方法小1个数量级,最大位置偏差仅为毫米级。轨迹跟踪样机实验结果验证了该控制器的实用性和可行性。 展开更多
关键词 MECANUM轮 轨迹跟踪 模型预测控制 滑模控制 极限学习机
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燃料电池氢气系统自适应滑模解耦控制研究
4
作者 朱仲文 程谭龙 +3 位作者 江维海 周定华 李丞 季传龙 《汽车工程》 北大核心 2025年第1期85-95,126,共12页
有效的燃料电池氢气系统控制策略可以改善系统动态性能并延长使用寿命,本文针对循环泵型燃料电池氢气系统,提出了基于梯度寻优的自适应滑模解耦控制策略。首先基于Simulink搭建了燃料电池氢气系统模型,基于该模型设计了解耦滑模控制器... 有效的燃料电池氢气系统控制策略可以改善系统动态性能并延长使用寿命,本文针对循环泵型燃料电池氢气系统,提出了基于梯度寻优的自适应滑模解耦控制策略。首先基于Simulink搭建了燃料电池氢气系统模型,基于该模型设计了解耦滑模控制器在补偿模型精度不准的同时实现了流量和压力的解耦,并通过李雅普诺夫原理证明了反馈控制率的稳定性。然而,滑模控制存在动态响应性能和抖振相矛盾的问题,对此,本研究进一步设计了基于梯度下降的滑模控制参数自适应寻优方法,并通过前馈控制器提高变载时的系统稳定性,同时采用滑模调优参数Map自学习的方式,在保证闭环系统稳定的同时解决了瞬态工况下的梯度寻优延迟问题。结果表明:本文设计的结合前馈的自适应滑模解耦控制器超调量较小,响应时间较短,鲁棒性较高;阴阳极压差最大值约为0.01 bar,流量供给误差最大为0.015 g/s;能够在0.02 s内迅速响应变载运行时氢气压力和流量的变化需求;相比于前馈修正之前,电堆启动工况下的压力波动降低了0.122 bar;扰动作用下,系统稳定性保持良好,氢气压力波动最大为0.01 bar。 展开更多
关键词 燃料电池 滑模控制 解耦控制 梯度下降 前馈控制
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大挠性航天器的积分滑模预测姿态控制
5
作者 莫庆鹏 管萍 曹彧腾 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 2025年第1期80-87,共8页
随着深空探测技术的发展,现代航天器均装有大型化的挠性结构。这类大型挠性附件基频低且模态密集,导致所激发的挠性振动衰减缓慢,严重降低航天器姿态稳定精度,甚至会导致结构损坏、航天器失效。考虑到大挠性附件振动严重干扰航天器姿态... 随着深空探测技术的发展,现代航天器均装有大型化的挠性结构。这类大型挠性附件基频低且模态密集,导致所激发的挠性振动衰减缓慢,严重降低航天器姿态稳定精度,甚至会导致结构损坏、航天器失效。考虑到大挠性附件振动严重干扰航天器姿态精度,将挠性附件振动对姿态的影响视作扰动,设计扰动观测器对挠性扰动进行实时估计。在此基础上,采用具有较强抗扰特性的滑模控制设计姿态控制器。运用模型预测控制思想设计滑模控制中的切换控制律,以有效抑制挠性振动,增强姿态控制系统的鲁棒性。仿真结果显示,所设计控制算法能够使挠性振动快速衰减,姿态角迅速达到目标值,具有较好的控制性能。 展开更多
关键词 扰动观测器 大挠性航天器 滑模控制 模型预测控制
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基于名义模型下的并联逆变器的滑模控制
6
作者 罗育恒 董锋斌 +1 位作者 樊犇 王宁 《陕西理工大学学报(自然科学版)》 2025年第1期24-32,41,共10页
在孤岛微电网中,为了提高并联逆变器负载变化和滤波参数摄动时电压的鲁棒性,讨论了一种基于名义模型下的并联逆变器的滑模控制方法。首先建立了在孤岛微电网中并联逆变器的数学模型,针对滤波参数摄动对逆变系统的影响,将逆变器模型分解... 在孤岛微电网中,为了提高并联逆变器负载变化和滤波参数摄动时电压的鲁棒性,讨论了一种基于名义模型下的并联逆变器的滑模控制方法。首先建立了在孤岛微电网中并联逆变器的数学模型,针对滤波参数摄动对逆变系统的影响,将逆变器模型分解为名义模型和建模误差两部分,并对两部分用逆变器输出电压误差定义滑模函数,设计名义模型控制律和滑模控制补偿律,通过双幂次趋近律来降低滑模控制中存在的抖振,提高逆变系统的鲁棒性。通过Lyapunov函数证明了滑模控制补偿律的稳定性。最后使用MATLAB/Simulink软件进行了仿真验证,仿真结果表明,与传统的PI控制算法进行比较,基于名义模型下的滑模控制系统有较好的动态性能和鲁棒性。 展开更多
关键词 孤岛微电网 并联逆变器 参数摄动 名义模型 滑模控制
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基于淘金优化算法的伺服电机系统滑模控制
7
作者 向导 张敏 +1 位作者 廖汉卿 王程 《动力学与控制学报》 2025年第1期86-93,共8页
本文研究基于淘金优化(Gold Rush Optimizer, GRO)算法的伺服电机系统的滑模控制(Sliding Mode Control, SMC)方法.随着半导体芯片制造工艺的持续进步,对封装设备的精度和性能提出更高要求.伺服电机系统作为关键组件,在半导体封装设备... 本文研究基于淘金优化(Gold Rush Optimizer, GRO)算法的伺服电机系统的滑模控制(Sliding Mode Control, SMC)方法.随着半导体芯片制造工艺的持续进步,对封装设备的精度和性能提出更高要求.伺服电机系统作为关键组件,在半导体封装设备中扮演着重要角色.滑模控制方法因其强鲁棒性的优点被应用在多个领域,但其参数的手动调整给实际应用问题的研究带来了很大的不便.本文引入GRO算法来简化滑模控制方法的参数调整过程,提升伺服电机系统整体的性能.以音圈电机为例,运用状态空间模型来分析其动态特性,推导并设计滑模控制器,分析不同的参数选择对控制器性能的影响,并运用GRO算法对参数进行优化.实验结果表明,运用GRO算法进行参数优化后的滑模控制方法(GRO-SMC)响应速度快、稳定性高,能够迅速将伺服电机系统引导至预定的滑模面,且在预定的滑模面上系统状态的波动幅度明显减小. 展开更多
关键词 半导体芯片 伺服电机系统 状态空间模型 滑模控制方法 淘金优化算法
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分布式电驱动承载平台的动力学建模与模型预测控制
8
作者 原野 陈龙 +2 位作者 潘伟 李艺 秦兆博 《汽车技术》 北大核心 2025年第3期46-55,共10页
针对分布式电驱动承载平台轨迹跟踪控制存在高速跟踪精度低、鲁棒性弱等问题,设计了基于期望前轮转角跟踪的分层式横向运动控制策略。以分布式电驱动承载平台为研究对象,基于各子系统的动力学分析和轮地作用关系分析,构建了完整的胶轮... 针对分布式电驱动承载平台轨迹跟踪控制存在高速跟踪精度低、鲁棒性弱等问题,设计了基于期望前轮转角跟踪的分层式横向运动控制策略。以分布式电驱动承载平台为研究对象,基于各子系统的动力学分析和轮地作用关系分析,构建了完整的胶轮、车体、电驱等模块的一体化动力学模型。通过构建上层模型预测控制(MPC)轨迹跟踪和下层转向电机转角控制的分层式运动控制策略,可实现承载平台横向位置的高精度控制。基于Simulink搭建承载平台整体动力学仿真模型,仿真结果表明:设计的横向运动控制策略在多级速度下均能高精度实现多场景轨迹跟踪;与滑模控制器相比,其控制精度提升了33%,控制稳定性显著提升。 展开更多
关键词 分布式电驱动承载平台 动力学建模 模型预测控制 滑模控制 轨迹跟踪
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污染环境中种群模型的滑模控制与稳定性分析
9
作者 吕淑婷 《应用数学》 北大核心 2025年第2期527-535,共9页
本文建立污染环境中具有阈值收获策略的种群模型.首先,根据RouthHurwitz判据分别对种群密度小于或大于阈值水平N时系统的局部稳定性进行分析.其次,根据Utkin等度控制方法对种群密度等于N时滑模的存在性及其动力学进行了讨论.此外,进一... 本文建立污染环境中具有阈值收获策略的种群模型.首先,根据RouthHurwitz判据分别对种群密度小于或大于阈值水平N时系统的局部稳定性进行分析.其次,根据Utkin等度控制方法对种群密度等于N时滑模的存在性及其动力学进行了讨论.此外,进一步考虑时滞效应,通过分析相应的特征方程,给出正平衡的局部渐近稳定性以及Hopf分支发生的充分条件.最后,通过数值模拟对理论结果进行了说明和补充. 展开更多
关键词 种群模型 滑模控制 时滞 HOPF分支
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基于神经网络补偿的坦克全电双向稳定系统非线性滑模控制
10
作者 王一珉 袁树森 +1 位作者 林大睿 杨国来 《兵工学报》 北大核心 2025年第3期90-104,共15页
传统坦克双向稳定系统的控制策略难以有效处理新一代全电双向稳定系统中的耦合性、非线性和不确定性,而基于模型的非线性控制能够充分利用系统动态模型的先验信息提升控制效果。因此,建立计及执行器动态的全电双向稳定系统机电耦合动力... 传统坦克双向稳定系统的控制策略难以有效处理新一代全电双向稳定系统中的耦合性、非线性和不确定性,而基于模型的非线性控制能够充分利用系统动态模型的先验信息提升控制效果。因此,建立计及执行器动态的全电双向稳定系统机电耦合动力学模型,提出一种基于神经网络补偿的非线性滑模控制方法。引入滑模面和基于双曲正切函数改进的滑模鲁棒控制律设计非线性滑模控制函数,以有效地消除系统振荡,提高系统的稳态性能。同时,深度融合多层神经网络,准确估计系统的不确定性并进行前馈补偿,避免高增益反馈。基于Lyapunov理论严格证明了新控制策略可以实现连续控制输入下坦克全电双向稳定系统的渐近稳定性能。搭建了联合仿真环境与半实物实验平台,通过大量对比实验验证了新控制策略的优越性。 展开更多
关键词 坦克 全电双向稳定系统 滑模控制 神经网络 动力学建模 对比实验验证
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自动驾驶汽车路径跟踪控制方法研究综述
11
作者 黄榕 查云飞 《汽车文摘》 2025年第4期23-28,共6页
通过对PID控制、鲁棒控制、滑模控制和模型预测控制进行综述,分析了各方法在自动驾驶中的应用特点。PID控制实现简单,但在复杂环境下表现有限;鲁棒控制能处理不确定性和干扰,但设计偏保守;滑模控制响应迅速且抗扰动强,却可能导致抖振问... 通过对PID控制、鲁棒控制、滑模控制和模型预测控制进行综述,分析了各方法在自动驾驶中的应用特点。PID控制实现简单,但在复杂环境下表现有限;鲁棒控制能处理不确定性和干扰,但设计偏保守;滑模控制响应迅速且抗扰动强,却可能导致抖振问题;模型预测控制提供精确轨迹优化,计算资源需求高。研究表明,PID适合简易环境,鲁棒控制用于稳定性要求高的场合,滑模控制应对快速调整任务,模型预测控制适用于需要高精度的场景。未来研究将聚焦于多策略融合提升性能,适应不同工况,确保稳定性和精度;开发高效实时算法,结合机器学习增强自适应性及提高控制效率和可靠性,实现精准路径跟踪。 展开更多
关键词 路径跟踪 模型预测控制 滑模控制 鲁棒控制
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基于改进超螺旋滑模控制的USV自适应操纵控制算法
12
作者 骆庆焕 祝贵兵 《造船技术》 2025年第1期72-77,共6页
针对无人水面艇(Unmanned Surface Vessel,USV)的自适应操纵控制问题,提出一种基于改进超螺旋滑模控制的USV自适应操纵控制算法。建立USV的运动数学模型。考虑USV的欠驱动特性,建立基于输出重定义的误差动态系统。为增强控制器的稳健性... 针对无人水面艇(Unmanned Surface Vessel,USV)的自适应操纵控制问题,提出一种基于改进超螺旋滑模控制的USV自适应操纵控制算法。建立USV的运动数学模型。考虑USV的欠驱动特性,建立基于输出重定义的误差动态系统。为增强控制器的稳健性并削弱滑模控制导致的抖振影响,设计改进超螺旋滑模控制器,提高操纵控制系统的瞬态性能和稳态性能。针对复合扰动导数上界未知的情况,利用参数自适应技术对控制器参数进行估计。利用李雅普诺夫函数证明闭环系统的稳定性,采用数值仿真进行操纵控制性能验证。仿真结果表明,所提出的操纵控制算法具有良好的操纵控制性能,并可减轻抖振现象。 展开更多
关键词 无人水面艇 自适应操纵控制 改进超螺旋滑模控制 改进超螺旋滑模控制器 运动数学模型 输出重定义 抖振 李雅普诺夫函数
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Slip-Control Strategy of Dual Independent Electric Drive Tracked Vehicle 被引量:1
13
作者 Shuyang Zhang Yunan Zhang +2 位作者 Keyan Ning Nanming Yan Qingfeng Fang 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2019年第4期715-724,共10页
In order to improve the brake performance of a dual independent electric drive tracked vehicle,a dynamic model for braking situation was established.Then,a sliding model controller(SMC)with an auxiliary system was des... In order to improve the brake performance of a dual independent electric drive tracked vehicle,a dynamic model for braking situation was established.Then,a sliding model controller(SMC)with an auxiliary system was designed to control the slip and its effectiveness was proved.A hardware-in-loop simulation through MATLAB/XPC was compared with the normal SMC and normal integral sliding mode controller(ISMC),the results show that SMC with the auxiliary system has a better performance:a smaller overshoot and steady state error.The disturbance is suppressed effectively.In the initial speed of 65.km/h,the brake distance was shortened by 3.4%and 6.8%compared with the other two methods,respectively.Finally,initial speeds of 30-36.km/h tests was carried out on a flat soil road.Compared with a no-control brake,the displacement was shortened by 1.8.m.It demonstrates the effectiveness of the slip-control strategy.In the same situation,the error between the simulation and test is 18.1%,which validates the accuracy of models. 展开更多
关键词 tracked vehicle electric drive braking slip sliding model control
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基于迭代学习控制的桥式吊车模型参考自适应滑模控制
14
作者 曹鹏程 徐为民 《上海海事大学学报》 北大核心 2025年第1期144-152,共9页
针对桥式吊车系统存在动态数学模型难以建立和扰动影响等问题,提出一种基于迭代学习控制的模型参考自适应广义超螺旋滑模控制策略。该策略是通过将自适应广义超螺旋滑模算法与基于动态学习增益的迭代学习控制相结合而获得的。超螺旋滑... 针对桥式吊车系统存在动态数学模型难以建立和扰动影响等问题,提出一种基于迭代学习控制的模型参考自适应广义超螺旋滑模控制策略。该策略是通过将自适应广义超螺旋滑模算法与基于动态学习增益的迭代学习控制相结合而获得的。超螺旋滑模算法采用自适应增益技术,即使精确扰动边界未知,也可以调整切换增益,提高系统的鲁棒性和稳定性。通过迭代学习控制可以对系统未知动力学进行估计,进一步提高系统的控制性能。设计一种非线性动态学习增益来保证学习过程中的收敛速度和稳态精度。应用产生指数衰减曲线的参考模型来跟踪位置误差,通过修改参考模型的衰减率控制系统动态响应过程。利用李雅普诺夫理论对系统的稳定性进行证明。仿真结果验证了控制器的有效性。 展开更多
关键词 桥式吊车 自适应广义超螺旋滑模 迭代学习控制 动态学习增益 模型参考自适应
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Investigation on full vehicle height control algorithm using feedback linearization method
15
作者 陈思忠 刘畅 +2 位作者 吴志成 杨林 赵玉壮 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2016年第2期172-180,共9页
Aiming to improve the control accuracy of the vehicle height for the air suspension system,deeply analyzing the processes of variable mass gas thermodynamics and vehicle dynamics,a nonlinear height control model of th... Aiming to improve the control accuracy of the vehicle height for the air suspension system,deeply analyzing the processes of variable mass gas thermodynamics and vehicle dynamics,a nonlinear height control model of the air suspension vehicle was built. To deal with the nonlinear characteristic existing in the lifting and lowering processes,the nonlinear model of vehicle height control was linearized by using a feedback linearization method. Then,based on the linear full vehicle model,the sliding model controller was designed to achieve the control variables. Finally,the nonlinear control algorithm in the original coordinates can be achieved by the inverse transformation of coordinates. To validate the accuracy and effectiveness of the sliding mode controller,the height control processes were simulated in Matlab,i. e.,the lifting and lowering processes of the air suspension vehicle were taken when vehicle was in stationary and driving at a constant speed. The simulation results show that,compared to other controllers,the designed sliding model controller based on the feedback linearization can effectively solve the "overshoot"problem,existing in the height control process,and force the vehicle height to reach the desired value,so as to greatly improve the speed and accuracy of the height control process. Besides,the sliding mode controller can well regulate the roll and pitch motions of the vehicle body,thereby improving the vehicle's ride comfort. 展开更多
关键词 full vehicle height control feedback linearization sliding model control
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Controllability of heterogeneous interdependent group systems under undirected and directed topology
16
作者 Hui-Qin Pei Shi-Ming Chen 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第10期642-651,共10页
The controllability problem of heterogeneous interdependent group systems with undirected and directed topology is investigated in this paper. First, the interdependent model of the heterogeneous system is set up acco... The controllability problem of heterogeneous interdependent group systems with undirected and directed topology is investigated in this paper. First, the interdependent model of the heterogeneous system is set up according to the difference of individual characteristics. An extended distributed protocol with the external sliding-mode control is designed, under which it is shown that a heterogeneous interdependent group system is controllable when the corresponding communication topology is controllable. Then, using the network eigenvalue method, the driving individuals are determined for a heterogeneous system with undirected topology. Under directed topology, the maximum match method is utilized to confirm the driving individuals. Some sufficient and necessary conditions are presented to assure that the heterogeneous interdependent group system is structurally controllable. Via theoretical analysis, the controllability of heterogeneous interdependent systems is related to the interdependent manner and the structure of the heterogeneous system. Numerical simulations are provided to demonstrate the effectiveness of the theoretical results. 展开更多
关键词 controlLABILITY heterogeneous group systems interdependent model sliding-mode control
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Earth-observation satellite attitude control using passive and active hybrid magnetically suspended flywheels
17
作者 杨照华 杨宁宁 余远金 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2014年第2期226-234,共9页
The control strategy is presented using passive and active hybrid magnetically suspended flywheels(P&A MSFWs),which can help meet the requirements of high precision and high stability for earth-observation satellit... The control strategy is presented using passive and active hybrid magnetically suspended flywheels(P&A MSFWs),which can help meet the requirements of high precision and high stability for earth-observation satellites.Compared with the conventional flywheel,P&A MSFW has more rotation degrees of freedom(DOFs)since the rotor is suspended by magnetic bearings,and thus requires more efficient controllers.A modified sliding mode control law(SMC)to our novel nonlinear and coupled system is presented,which is interrupted by inertia matrix uncertainties and external disturbances.SMC law via Lyapunov method is improved,and a fuzzy control scheme is used to attenuate the chatting and control attitude accuracy and maintain the robustness of SMC.Simulation results are provided to illustrate the efficiency of our model by using our control law. 展开更多
关键词 attitude control passive and active hybrid magnetically suspended flywheels(P&A MSFWs) modeling and analyzing sliding mode control(SMC) fuzzy control
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基于PI建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略 被引量:1
18
作者 张琴 张蒸忠 +2 位作者 洪逸帆 顾邦平 胡雄 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期11-21,共11页
海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精... 海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精准装载作业极其重要。针对补偿平台的迟滞非线性导致的建模困难和控制不精确问题,本文提出基于PI(Prandtle–Ishlinskii)建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略。首先,通过实验得到补偿系统的迟滞效应曲线,分析系统迟滞环建立PI迟滞模型,并采用递推最小二乘法辨识模型的各个参数,从而求得系统模型。然后,基于李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性设计反步控制补偿方法,并结合滑模控制规律加快初始控制速度。最后,将反步滑模法应用于补偿系统,采用MATLAB软件仿真在规则波和不规则波下的响应来验证算法和模型的正确性,并在工控机中用C#编写控制程序,驱动运动控制卡控制伺服电机带动电缸进行补偿运动,同时通过传感器采集系统运动的实时数据,并反馈给工控机形成闭环,以期验证补偿平台在补偿规则波和不规则波下的补偿效果。实验结果表明,所建立的斯图尔特(Stewart)浮式平台中,PI迟滞模型具有良好的精度,反步终端滑模控制算法在Stewart平台的实际控制中能够很好地补偿波浪运动,相比比例–积分–微分控制(PID)、反步法、强化学习等控制方法,反步终端滑模方法能快速较好跟踪期望位移,补偿精度达到0.9729。 展开更多
关键词 主动波浪补偿 PI迟滞模型 反步终端滑模控制 斯图尔特浮式平台
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柔性空间机械臂RBF神经网络补偿滑模控制策略
19
作者 李小彭 付嘉兴 +1 位作者 刘海龙 尹猛 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1258-1267,共10页
柔性结构导致柔性空间机械臂的动态参数随着时间产生变化,从而降低了跟踪控制的准确性.质量轻和长径比大导致柔性空间机械臂在运动过程中出现振动现象.为了解决上述问题,本文建立了考虑二维变形和扰动转矩的柔性空间机械臂的动力学模型... 柔性结构导致柔性空间机械臂的动态参数随着时间产生变化,从而降低了跟踪控制的准确性.质量轻和长径比大导致柔性空间机械臂在运动过程中出现振动现象.为了解决上述问题,本文建立了考虑二维变形和扰动转矩的柔性空间机械臂的动力学模型,推导出简化的非线性动力学方程.在此基础上,设计了控制律,利用RBF(radial basis function)神经网络对柔性空间机械臂中的时变项和扰动转矩进行识别和补偿.然后以双曲正切函数作为逼近率,提出了滑模控制策略.最后,通过仿真和地面物理样机控制实验可以得到,在柔性空间机械臂控制律的设计中,神经网络补偿的控制策略有效地减少了扰动转矩对柔性空间机械臂的影响.并且通过使用tanh函数来代替sgn函数,能够减少输入转矩的波动,更加验证了RBF神经网络补偿滑模控制策略的有效性. 展开更多
关键词 柔性空间机械臂 神经网络补偿 动力学建模 滑模控制
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压电陶瓷作动器的MPI动态迟滞建模与控制 被引量:1
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作者 周子希 王贞艳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期131-136,共6页
压电陶瓷是一种具有迟滞非线性的智能材料。为了实现系统的精密跟踪控制,提出一种基于MPI(modified Prandtl-Ishlinskii)的Hammerstein动态迟滞模型,并基于该模型设计了滑模跟踪控制方案。在play算子的上升边沿和下降边沿阈值处引入了... 压电陶瓷是一种具有迟滞非线性的智能材料。为了实现系统的精密跟踪控制,提出一种基于MPI(modified Prandtl-Ishlinskii)的Hammerstein动态迟滞模型,并基于该模型设计了滑模跟踪控制方案。在play算子的上升边沿和下降边沿阈值处引入了延时系数,并串联死区算子构成改进的非对称PI(Prandtl-Ishlinskii)模型,基于MPI的Hammerstein动态迟滞非线性模型可以描述压电陶瓷作动器的率相关迟滞特性。通过采集在单频率10 Hz,40 Hz,80 Hz和复合频率10~90 Hz正弦输入电压信号下的压电陶瓷作动器的位移数据,并采用粒子群算法和最小二乘递推方法辨识MPI模型参数和ARX(auto regressive model with exogenous input)模型参数,验证了模型的可行性,相较于基于经典PI的Hammerstein动态迟滞模型,模型误差分别降低了37%,42%,35%和24%。最后,构建迟滞补偿器,利用Hammerstein模型的模块化特点,提出一种可以实现对系统动态跟踪控制的滑模控制方案,并搭建了滑模控制压电系统试验平台,对单频率1 Hz,40 Hz,80 Hz和复合频率10~90 Hz的正弦输入电压信号进行了微位移实时跟踪控制试验,试验中的相对误差在7.62%以内,均方根最大误差为1.8573μm,表明所提出的滑模控制器有较强的跟踪性能。 展开更多
关键词 压电陶瓷作动器 迟滞非线性 Hammerstein动态迟滞模型 MPI模型 滑模跟踪控制
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