基于反步法的下肢外骨骼机器人控制研究 被引量：2

1

作者 苏东海 王海啸 +2 位作者 梁全 郭新博 王忠伟 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第9期1692-1703,共12页

针对下肢外骨骼预定轨迹的控制问题,在构建了二自由度机械腿的运动学和动力学模型的基础上,提出了一种非对称液压缸负载力、伸缩量与外骨骼转动扭矩、运动角度的转化关系,采用反步法控制下肢外骨骼系统的运动轨迹。首先,采用D-H法建立... 针对下肢外骨骼预定轨迹的控制问题,在构建了二自由度机械腿的运动学和动力学模型的基础上,提出了一种非对称液压缸负载力、伸缩量与外骨骼转动扭矩、运动角度的转化关系,采用反步法控制下肢外骨骼系统的运动轨迹。首先,采用D-H法建立了二自由度下肢外骨骼系统的运动学模型,研究了外骨骼末端执行器关节速度的变化关系,并利用拉格朗日动力学方程推导了外骨骼动力学的数学模型;然后,使用了液压缸负载力控制为机械腿运动提供了相应的扭矩,进而控制了下肢外骨骼的运动姿态;其次,针对下肢外骨骼运动时的高精度要求,利用反步法控制理论,建立了阀控非对称缸系统,结合下肢外骨骼动力学系统整体的状态空间方程,利用下肢外骨骼液压伺服系统控制了下肢外骨骼进行预定轨迹运动;最后,对AMESim软件与Visual Studio软件进行了联合仿真,对比分析了PID控制与反步法控制的精度问题。研究结果表明:针对下肢外骨骼预定轨迹控制,反步法控制误差最大值为2°,对比传统PID控制,误差降低了67%;设计的反步法控制器对于下肢外骨骼具有良好的控制精度。 展开更多

关键词 电液伺服系统 非对称液压缸 反步法控制 下肢外骨骼系统状态空间方程 D-H法 AMESIM 控制精度

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基于状态空间方程的多变量PID-MAC在锅炉燃烧控制系统中的应用 被引量：5

2

作者 郭伟 王汉杰 +1 位作者 夏友亮 周丽 《热力发电》 CAS 北大核心 2014年第9期48-53,59,共7页

为了克服锅炉燃烧系统多变量、强耦合、强干扰、大滞后的特性,提出了基于状态空间方程的模型预测算法控制(MAC)与PID控制相结合的新型多变量PID-MAC算法,并采用李雅普诺夫第二方法证明该算法导出的控制律可使控制系统闭环、稳定。以燃... 为了克服锅炉燃烧系统多变量、强耦合、强干扰、大滞后的特性,提出了基于状态空间方程的模型预测算法控制(MAC)与PID控制相结合的新型多变量PID-MAC算法,并采用李雅普诺夫第二方法证明该算法导出的控制律可使控制系统闭环、稳定。以燃气锅炉燃烧系统为对象,通过仿真试验证明了该算法不仅具有PID控制稳态误差小、上升时间短以及超调小的优点,而且在一定程度上克服了PID控制调节时间长和模型算法控制稳态误差较大的不足。 展开更多

关键词 锅炉 燃烧系统 控制 状态空间方程 多变量 PID-MAC算法

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汽轮机调节系统状态空间方程动态分析 被引量：1

3

作者 李京 张志荣 《热力发电》 CAS 北大核心 2002年第6期22-25,共4页

介绍了状态空间分析法与经典控制理论的区别。在汽轮机调节系统各主要元件微分方程组的基础上 ,用状态空间方程对汽轮机调节系统的动态特性进行了分析 。

关键词 汽轮机 调节系统 状态空间方程 动态特性分析

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逻辑系统的代数状态空间方法的基础、现状及其应用 被引量：8

4

作者 程代展 齐洪胜 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1632-1639,共8页

逻辑系统指自变量只取有限个值的动态系统.包括2值的经典逻辑(或布尔逻辑)、k值逻辑、(一般)有限值逻辑.近年来,利用矩阵半张量积发展起来的逻辑动态系统的代数状态空间方法得到长足的进展和普遍的重视.同时,它被广泛应用于许多工程问... 逻辑系统指自变量只取有限个值的动态系统.包括2值的经典逻辑(或布尔逻辑)、k值逻辑、(一般)有限值逻辑.近年来,利用矩阵半张量积发展起来的逻辑动态系统的代数状态空间方法得到长足的进展和普遍的重视.同时,它被广泛应用于许多工程问题或理论研究中.它类似于Rn上由微分或差分方程描述的动态系统的Kalman状态空间方法,为逻辑系统的分析与控制设计提供了一个便捷的平台.本文首先对该方法作一简要介绍,然后,对该新兴学科分支的现状作一评述.最后,详细介绍该方法目前的应用以及其更广泛的应用前景. 展开更多

关键词 矩阵半张量积 逻辑动态系统 代数状态空间方程 纯状态与混合状态 控制与博弈

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基于状态空间法的车辆系统可靠性分析 被引量：2

5

作者 同长虹 黄建龙 +2 位作者 李国芳 林万里 晏丽琴 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2010年第1期40-44,共5页

在分析车辆的工作、失效和维修状态的基础上,根据频率平衡方程建立车辆状态之间的转化模型,利用等价转变率理论进行状态简化,将车辆失效定义为整体失效模式和部分失效模式;在考虑车辆的各种状态及其之间的相关性以及各状态之间的动态转... 在分析车辆的工作、失效和维修状态的基础上,根据频率平衡方程建立车辆状态之间的转化模型,利用等价转变率理论进行状态简化,将车辆失效定义为整体失效模式和部分失效模式;在考虑车辆的各种状态及其之间的相关性以及各状态之间的动态转化关系的情况下,利用状态空间法建立单车模型以及车辆系统的状态空间模型,产生子系统和系统模型的转变率矩阵;再利用MATLAB计算程序求解矩阵方程,得到系统的可靠度.通过实例计算验证了方法的正确性和可行性. 展开更多

关键词 车辆系统 状态空间法 频率平衡方程 等价转变率 可靠性评价

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基于状态空间模型的电站厂房结构系统辨识 被引量：1

6

作者 张建伟 郭兵 +1 位作者 丁志宏 韩宇平 《水电能源科学》 北大核心 2011年第8期152-154,共3页

针对机组及其支撑结构的振动问题,为研究厂房结构振动的主振源及传递路径,以李家峡水电站为例,结合厂房原型振动测试试验,基于系统辨识理论,将顶盖水压脉动和垂直振动、推力轴承垂直振动、尾水管水压脉动为动力系统输入信号,将下机架基... 针对机组及其支撑结构的振动问题,为研究厂房结构振动的主振源及传递路径,以李家峡水电站为例,结合厂房原型振动测试试验,基于系统辨识理论,将顶盖水压脉动和垂直振动、推力轴承垂直振动、尾水管水压脉动为动力系统输入信号,将下机架基础测点垂直振动为输出信号,构建了多输入单输出系统状态空间辨识模型。研究结果表明:该方法较好地反映了结构系统的动态特性。 展开更多

关键词 水电站厂房 系统辨识 状态空间方程 振动预测

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键合空间模型拓扑结点表示及状态方程推导 被引量：3

7

作者 戴劲松 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 2000年第1期1-5,共5页

键合空间理论是系统动力学键合图理论的拓展。键合空间模型如同键合图模型一样可以通过图示符号模型的自动推导而得到系统的状态方程。该文首先论述了键合空间模型结点的确定法则 ,提出了键合空间模型结点拓扑表述方法 ,由此得到了以结... 键合空间理论是系统动力学键合图理论的拓展。键合空间模型如同键合图模型一样可以通过图示符号模型的自动推导而得到系统的状态方程。该文首先论述了键合空间模型结点的确定法则 ,提出了键合空间模型结点拓扑表述方法 ,由此得到了以结点为中心的键合空间模型自动推导方法———拓扑结点法。相对于以键号为中心的自动推导方法来讲 ,拓扑结点法可以使键合空间模型数学描述更为精练 。 展开更多

关键词 系统动力学 键合空间模型 拓扑结点法 状态方程

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基于符号变量运算的状态空间方程离散化

8

作者 吕志民 林恩华 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2001年第6期24-26,共3页

针对MATLAB控制系统工具箱中模型转换命令 ,不能对带符号变量连续状态空间方程进行离散化 ,提出借助符号数学工具箱中有关符号对象函数构成M文件 ,自动完成此过程 .该方法与常规方法所得结果比较 ,两者完全一致 。

关键词 符合变量 离散化 符合数学工具箱 状态空间方程 计算机控制系统 CAD CAI

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雷达天线控制系统的状态空间分析 被引量：2

9

作者 孙家荣 《兵工学报》 EI CAS 1985年第3期55-59,共5页

本文阐述状态空间法在雷达天线控制系统分析中的应用。通过求取状态转移矩阵,可以方便地确定系统对各种输入(包括扰动)信号的响应。充分发挥了计算机在系统分析中的作用。

关键词 雷达天线 控制系统 状态转移矩阵 空间分析 状态空间法 单位阶跃输入 状态变量 状态方程 线性系统 输入信号

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串联型MPPT空间电源系统稳定性技术 被引量：6

10

作者 林文立 张晓峰 +1 位作者 杜青 王超 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期53-58,共6页

串联型最大功率点跟踪(MPPT)空间电源系统存在母线电压振荡或跌落等不稳定现象,文章以MPPT不调节母线电源拓扑为研究对象,建立了系统等效电路模型,通过小信号等效分析、状态空间方程特征根求解等手段,分别对MPPT控制域及电压控制域下电... 串联型最大功率点跟踪(MPPT)空间电源系统存在母线电压振荡或跌落等不稳定现象,文章以MPPT不调节母线电源拓扑为研究对象,建立了系统等效电路模型,通过小信号等效分析、状态空间方程特征根求解等手段,分别对MPPT控制域及电压控制域下电源系统的稳定性进行了分析。结果表明,在太阳电池阵及阵列功率调节器特性曲线一定的条件下,通过对二者间电感、电容参数合理配置,可以保证系统稳定。在MATLAB/SIMULINK中搭建了串联型MPPT不调节母线电源系统仿真模型并进行实例仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 最大功率点跟踪 稳定性 小信号等效分析 状态空间方程 空间电源系统

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随机动力系统中的概率密度演化方程及其研究进展 被引量：72

11

作者 李杰 陈建兵 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期170-188,共19页

从概率密度演化的基本思想出发,阐述了概率密度演化方程的历史、进展与应用,文中首先剖析和澄清了概率守恒原理的物理意义,论述了概率守恒原理的随机事件描述和状态空间描述,并由此阐明了概率密度演化与系统物理演化的内在联系,即:系统... 从概率密度演化的基本思想出发,阐述了概率密度演化方程的历史、进展与应用,文中首先剖析和澄清了概率守恒原理的物理意义,论述了概率守恒原理的随机事件描述和状态空间描述,并由此阐明了概率密度演化与系统物理演化的内在联系,即:系统的物理状态演化构成了概率密度演化的内在机制.在此基础上,结合概率守恒原理的两类描述以及系统状态的物理演化方程,以与历史上不同的方式,重新推导了经典概率密度演化方程,包括Liouville方程、FPK方程和Dostupov-Pugachev方程,进一步阐明了这些方程的物理意义,以及它们不能降阶的原因.结合概率守恒原理的随机事件描述和解耦的系统物理方程,导出了广义概率密度演化方程.分析了广义概率密度演化方程的物理意义.以非线性结构随机反应的概率密度演化分析为例,展示了概率密度演化理论的应用前景.最后,指出了需要进一步研究的问题. 展开更多

关键词 随机动力系统 概率守恒原理 随机事件描述 状态空间描述 广义概率密度演化方程

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一种用于双输入双输出液位控制系统的状态估计控制器的设计 被引量：3

12

作者 张华伟 吕宝占 《机床与液压》 北大核心 2022年第12期100-105,共6页

设计一种用于双输入双输出液位控制系统的状态估计控制器。从双输入双输出液位控制系统的结构出发,研究其结构及工作原理。在考虑系统集中扰动的基础上,利用系统的已知增益时滞比求取系统的状态空间方程。采用线性扩张状态观测器,构造... 设计一种用于双输入双输出液位控制系统的状态估计控制器。从双输入双输出液位控制系统的结构出发,研究其结构及工作原理。在考虑系统集中扰动的基础上,利用系统的已知增益时滞比求取系统的状态空间方程。采用线性扩张状态观测器,构造系统的估计方程,并通过期望信号与输出信号误差的比值,构建状态估计控制器。通过所设计的状态估计控制器,求取双输入双输出液位系统中两个通道的估计方程以及控制信号。利用干扰观测器方法与所提方法分别对恒定及变化期望液位曲线进行跟踪。结果表明:在跟踪恒定及变化液位曲线时,所提方法对双输入双输出液位系统的控制效果较好,能够控制系统液位快速按照期望液位变化,可实现对双输入双输出液位的准确控制。 展开更多

关键词 双输入双输出液位控制系统 线性扩张状态观测器 状态估计控制器 液位控制 状态空间方程

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时滞系统复合状态H_∞反馈控制 被引量：1

13

作者 屈百达 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 1998年第4期433-438,共6页

提出了在时滞系统H控制中,引入当前状态反馈与时滞状态反馈的问题;应用传递函数与状态空间法相结合的论证方法,给出了时滞系统复合状态反馈的H控制的可解判提:同时,得出了复合状态反馈控制律.

关键词 H∞控制 时滞系统 状态反馈 RICCATI方程 传递函数 状态空间法

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无刷直流电机状态方程系数矩阵的动态更新

14

作者 杜鹏 谢俊 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期68-72,共5页

在无刷直流电机控制系统的仿真中如何快速动态地求解无刷直流电机的状态方程组是一个关键问题。在Matlab/Simulink环境中,利用C语言形式的系统函数来构建仿真模块,可灵活快速地实现复杂系统的仿真建模。把系数矩阵放在静态变量存储区,... 在无刷直流电机控制系统的仿真中如何快速动态地求解无刷直流电机的状态方程组是一个关键问题。在Matlab/Simulink环境中,利用C语言形式的系统函数来构建仿真模块,可灵活快速地实现复杂系统的仿真建模。把系数矩阵放在静态变量存储区,可直接修改状态方程组的系数矩阵,达到快速修改此系数矩阵的目的。另外,在每个仿真步长的输出阶段修改系数矩阵,达到了动态更新的目的。仿真结果表明,文中所提方法可快速实现无刷直流电机控制系统的仿真,并可方便地用于验证无刷直流电动机的控制算法和策略。 展开更多

关键词 状态空间方程组 系统函数 无刷直流电机 仿真

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基于DSP的旋转式倒立摆控制系统 被引量：12

15

作者 黄南晨 吴刚 +3 位作者 王永 梁家恩 卿志远 孙德敏 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期340-346,共7页

介绍了基于DSP(digitalsignalprocessing ,数字信号处理 )控制器的旋转式倒立摆控制系统的总体结构和工作原理 ,对系统模型进行动力学分析 ,建立了一个四阶的状态空间方程 .根据状态反馈方法实现了倒立控制 ,在此基础上 ,设计了基于规... 介绍了基于DSP(digitalsignalprocessing ,数字信号处理 )控制器的旋转式倒立摆控制系统的总体结构和工作原理 ,对系统模型进行动力学分析 ,建立了一个四阶的状态空间方程 .根据状态反馈方法实现了倒立控制 ,在此基础上 ,设计了基于规则分析的摆起控制方案 ,最终实现了摆起 倒立控制 .实验表明 ,系统的稳定性好 ,抗干扰能力强 .使用DSP来控制倒立摆 ,有利于系统的小型化 ,控制更加快速 ,控制品质有很大提高 . 展开更多

关键词 旋转式倒立摆控制系统 DSP 状态反馈 摆起-倒立控制 稳定性 状态空间方程 数字信号处理

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虚拟同步控制对风电并网系统次同步振荡阻尼影响分析 被引量：18

16

作者 刘志坚 骆军 +3 位作者 梁宁 韩江北 余成骏 刘杰 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期135-142,共8页

为厘清虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)对风电并网系统次同步振荡的影响机理,建立了含VSG的风电并网系统全阶状态空间模型。以振荡频率及阻尼比为量化指标,定量评估了在次同步振荡模态下VSG的阻尼特性,并通过求解参... 为厘清虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)对风电并网系统次同步振荡的影响机理,建立了含VSG的风电并网系统全阶状态空间模型。以振荡频率及阻尼比为量化指标,定量评估了在次同步振荡模态下VSG的阻尼特性,并通过求解参与因子得到VSG控制参数对次同步振荡的灵敏度。最后,通过时域仿真验证了建模方法的有效性和机理分析的准确性。结果表明,尽管VSG削弱了转子侧换流器内环比例系数对次同步振荡的影响,但是该系数对次同步振荡的影响仍然最大,且VSG励磁控制积分系数对次同步振荡的影响程度高于阻尼系数。 展开更多

关键词 风电并网系统 双馈感应发电机 虚拟同步发电机 次同步振荡 状态空间方程

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线性周期时变振动系统动态特性的研究 被引量：1

17

作者 任计格 王生泽 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 2004年第1期54-56,共3页

线性周期时变振动系统的状态方程经李亚普诺夫变换后 ,周期系数线性时变振动系统转化为一非齐次定常线性系统。在李亚普诺夫变换空间 ,对系统的模态和振型进行了研究 ,对线性周期时变振动系统的动态特性进行了定性的探讨 ,发现在未变换... 线性周期时变振动系统的状态方程经李亚普诺夫变换后 ,周期系数线性时变振动系统转化为一非齐次定常线性系统。在李亚普诺夫变换空间 ,对系统的模态和振型进行了研究 ,对线性周期时变振动系统的动态特性进行了定性的探讨 ,发现在未变换空间 ,线性周期时变振动系统的模态不仅具有复模态性质 ,而且具有周期时变性。 展开更多

关键词 线性周期时变振动系统 状态方程 弹性机构动力学 李亚普诺夫变换空间 周期时变性

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液体静压轴承控制系统的动态性能研究 被引量：5

18

作者 张继红 张继明 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第10期1418-1423,共6页

目前,针对磨床液体静压轴承控制系统进行动态特性分析时,多限于采用经典控制论的方法,为此,对液体静压轴承控制系统具有的非线性(特性)、多输入多输出(特性)、时变特性等进行了仿真与实验研究。首先,分析了液体静压轴承系统的工作原理,... 目前,针对磨床液体静压轴承控制系统进行动态特性分析时,多限于采用经典控制论的方法,为此,对液体静压轴承控制系统具有的非线性(特性)、多输入多输出(特性)、时变特性等进行了仿真与实验研究。首先,分析了液体静压轴承系统的工作原理,并采用键合图理论建立了液体静压轴承控制系统键合图模型,推导出了系统的状态空间方程;然后,运用仿真软件MATLAB/Simulink对轴承控制系统进行了仿真,分析了其时域响应特性;最后,搭建了液体静压轴承试验平台,对该液体薄膜反馈静压轴承系统的动态性能进行了验证,并将其结果与仿真结果进行了对比分析。研究结果表明:该液体薄膜反馈静压轴承系统具有良好的静态性能和动态特性,静态误差减小5%,动态特性指标超调量为12%,响应时间为10 ms,峰值时间为6 ms左右,综合指标均得到了改善,满足了期望的设计技术参数要求;解决了该液体静压轴承静态精度较低,以及动态特性易受外界载荷扰动的问题。 展开更多

关键词 液体薄膜反馈静压轴承 液体静压轴承控制系统 状态空间方程 MATLAB/SIMULINK 键合图模型 时域响应特性 超调量

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机器—基础动力耦合系统最优控制器设计与性能仿真 被引量：2

19

作者 孙玉国 尹玉川 《噪声与振动控制》 CSCD 2003年第3期24-26,30,共4页

针对柔性基础上马达和仪器的主动隔振问题,建立了刚性机器—柔性基础动力耦合系统的状态空间方程。利用线性二次调节器理论,对耦合系统的振动功率流传递进行了最优控制。并对系统的瞬态响应与状态观测器构造等问题进行了研究。

关键词 柔性基础 马达 仪器 主动隔振 刚性机器-柔性基础动力耦合系统 状态空间方程

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复数域中晶闸管-电动机系统复杂瞬态的数值计算

20

作者 崔学深 张自力 李和明 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期113-118,共6页

针对三相交流调压电路的晶闸管-电动机系统中电动机的各种复杂瞬态,提出了一种在复数域中求解电动机运行行为的数值计算方法,与传统时域数值计算相比,该方法能够充分利用电动机空间矢量模型阶数较低的优点,减少状态变量个数,有利于电动... 针对三相交流调压电路的晶闸管-电动机系统中电动机的各种复杂瞬态,提出了一种在复数域中求解电动机运行行为的数值计算方法,与传统时域数值计算相比,该方法能够充分利用电动机空间矢量模型阶数较低的优点,减少状态变量个数,有利于电动机复杂瞬态过程计算的简化。基于异步电动机的空间矢量数学模型,在复数域中推导出电动机各种复杂瞬态下的状态电压方程;以一种系统供电电源的快速切换为例,使用四阶龙格-库塔法在复数域中对所推导的状态方程进行数值计算,给出定子电流空间矢量轨迹及其对应的三相电流波形图。实测结果验证了所提复数域数值计算方法和所推导的状态方程的正确性和可行性。 展开更多

关键词 晶闸管一电动机系统 瞬态 复数域 空间矢量 状态方程 计算 电动机

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