基于模糊神经网络PID的煤矿掘进机俯仰控制研究 被引量：5

1

作者 毛清华 陈彦璋 +3 位作者 马骋 王川伟 张飞 柴建权 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第8期135-143,共9页

目前煤矿掘进机俯仰控制主要采用PID控制方法,在掘进机俯仰控制时变性与液压系统非线性情况下的控制精度不高。掘进机俯仰控制通过控制液压缸行程实现,将传统PID算法与模糊控制、神经网络等相结合,可有效提高液压缸行程控制精度。提出... 目前煤矿掘进机俯仰控制主要采用PID控制方法,在掘进机俯仰控制时变性与液压系统非线性情况下的控制精度不高。掘进机俯仰控制通过控制液压缸行程实现,将传统PID算法与模糊控制、神经网络等相结合,可有效提高液压缸行程控制精度。提出了一种基于模糊神经网络PID的煤矿掘进机俯仰控制方法。通过分析掘进机支撑部运动学关系,得到俯仰角与支撑部液压缸的数学关系;介绍了掘进机俯仰控制液压系统工作原理,建立了液压系统及其传递函数模型;将模糊控制与神经网络相结合,形成模糊神经网络,利用模糊神经网络优化PID控制参数,再结合支撑机构数学模型和液压系统传递函数模型,建立掘进机俯仰角模糊神经网络PID控制模型,实现煤矿掘进机俯仰机构自动精确控制。该方法可使掘进机俯仰机构更加快速、准确到达预设位置,解决掘进机俯仰控制中的时变性与非线性难题。仿真结果表明:模糊神经网络PID控制算法相较于模糊PID和PID控制算法,跟踪误差分别降低了69.34%和74.49%。通过液压缸位移控制模拟煤矿掘进机在突变工况和跟随工况下的俯仰控制,结果表明:模糊神经网络PID控制算法相比模糊PID和PID控制算法,俯仰控制跟踪误差最小,对位置信号的平均响应时间分别缩短了27.22%和50.33%,动态控制性能更好。 展开更多

关键词 掘进机俯仰控制 俯仰角 模糊神经网络PID 液压系统 液压缸位移控制 支撑机构

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串级PID控制在水下机器人俯仰控制系统中的应用 被引量：12

2

作者 王建华 宋燕 +1 位作者 魏国亮 袁彬 《上海理工大学学报》 北大核心 2017年第3期229-235,共7页

针对水下复杂环境中水下机器人(ROV)俯仰角的控制问题,设计了串级PID控制器.分析了ROV水下受力情况,建立了ROV俯仰控制系统的运动学模型.复杂智能控制算法的实现(软件编程实现等)具有难度,而串级PID比传统PID控制器有更大的调节范围和... 针对水下复杂环境中水下机器人(ROV)俯仰角的控制问题,设计了串级PID控制器.分析了ROV水下受力情况,建立了ROV俯仰控制系统的运动学模型.复杂智能控制算法的实现(软件编程实现等)具有难度,而串级PID比传统PID控制器有更大的调节范围和更快的响应速度,在设计时有更大的灵活性,且可以处理实际中由非线性特性所带来的问题.Simulink仿真结果表明,对于ROV俯仰控制系统,串级PID控制器具有更好的控制性能.运用泳池测试验证了串级PID控制算法在ROV俯仰角控制中的可操作性. 展开更多

关键词 水下机器人 俯仰控制系统 MATLAB软件 仿真及试验

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翼型俯仰控制的腹部扰流板研究 被引量：1

3

作者 沈冬 张彬乾 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第2期224-228,共5页

采用CFD方法探讨了腹部扰流板用于无尾布局俯仰控制的可行性。选择无尾布局机体中部翼型作为研究对象,在高速飞行状态,研究了扰流板位置、高度、偏度等参数对翼型俯仰和升阻性能的影响及其流动机理。结果表明:腹部扰流板产生的泡状分离... 采用CFD方法探讨了腹部扰流板用于无尾布局俯仰控制的可行性。选择无尾布局机体中部翼型作为研究对象,在高速飞行状态,研究了扰流板位置、高度、偏度等参数对翼型俯仰和升阻性能的影响及其流动机理。结果表明:腹部扰流板产生的泡状分离及其影响通过改变翼型压力分布和激波位置,产生板前加载、板后卸载效果。通过对扰流板几何参数的合理选择,可在较大迎角范围内提供用于俯仰控制的抬头力矩增量,可作为改善无尾布局高速俯仰操纵特性措施深入研究。扰流板带来的附加阻力增量使翼型升阻性能变差问题,需在后续研究中进一步考察。 展开更多

关键词 翼型 俯仰控制 腹部扰流板 无尾布局 跨音速流动 激波 压力分布

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风剪切下风力机组俯仰控制策略研究 被引量：6

4

作者 陈福东 刘宇航 +1 位作者 李春 王渊博 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期56-60,共5页

为增加风电场总输出功率,采用大涡模拟(LES)方法,利用致动线法(ALM),基于开源CFD软件OpenFOAM对风剪切下的风力机组4种风轮俯仰工况进行数值模拟,对比每种工况下的风电场总输出功率,并结合流场参数分析输出功率存在差别的内在原因。结... 为增加风电场总输出功率,采用大涡模拟(LES)方法,利用致动线法(ALM),基于开源CFD软件OpenFOAM对风剪切下的风力机组4种风轮俯仰工况进行数值模拟,对比每种工况下的风电场总输出功率,并结合流场参数分析输出功率存在差别的内在原因。结果表明:风电场上游风力机尾迹可对下游风力机性能产生严重影响;风轮俯仰角增加时,风电场上游风力机输出功率先增后减,下游风力机输出功率持续增加;仰角为9°时风电场总输出功率比无俯仰控制策略时提升393982.25 W。 展开更多

关键词 风力机 风剪切 致动线 俯仰控制 OPENFOAM

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无人机L_1自适应俯仰控制性能仿真 被引量：2

5

作者 胡龙珍 牛尔卓 刘玮 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期109-113,共5页

面向无人机全包线飞行时动态的非线性、战损/故障导致的舵面效能变化以及外部环境的时变干扰问题,以俯仰角控制为例,设计了L_1自适应控制器,同时设计PI控制器以便对比分析控制性能。通过开展一系列仿真试验,可以发现,对于存在模型不确... 面向无人机全包线飞行时动态的非线性、战损/故障导致的舵面效能变化以及外部环境的时变干扰问题,以俯仰角控制为例,设计了L_1自适应控制器,同时设计PI控制器以便对比分析控制性能。通过开展一系列仿真试验,可以发现,对于存在模型不确定性、舵面效能变化和外部时变干扰情况,L_1自适应控制器的稳定性和鲁棒性明显优于PI控制器,满足无人机的控制需求,为工程应用奠定基础。 展开更多

关键词 俯仰角控制 L1自适应控制器 PI控制器 鲁棒性

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仿生机器鱼俯仰与深度控制方法 被引量：15

6

作者 周超 曹志强 +1 位作者 王硕 谭民 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期1215-1218,共4页

提出一种基于重心改变法的仿生机器鱼俯仰姿态与深度控制方法,用于实现机器鱼水中的浮潜运动.该方法利用一种可调整位置的配重块结构,改变机器鱼的重心位置,进而实现机器鱼俯仰姿态的调节.在对机器鱼内部配重块位置和机器鱼俯仰角的关... 提出一种基于重心改变法的仿生机器鱼俯仰姿态与深度控制方法,用于实现机器鱼水中的浮潜运动.该方法利用一种可调整位置的配重块结构,改变机器鱼的重心位置,进而实现机器鱼俯仰姿态的调节.在对机器鱼内部配重块位置和机器鱼俯仰角的关系进行分析的基础上,对一定速度下机器鱼的深度与俯仰角的关系进行建模,提出由于尾部形变引起的俯仰姿态变化的补偿方法.文中给出机器鱼原形样机的相关实验,分析验证配重块位置变化和机器鱼重心及其姿态的调整,深度控制等在多种情况下的结果. 展开更多

关键词 仿生机器鱼 重心调节 俯仰控制 深度控制

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QFT在导弹俯仰通道控制中的应用 被引量：8

7

作者 张庆振 杨春宁 安锦文 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2003年第3期7-9,共3页

定量反馈理论(QFT)是参数不确定性系统鲁棒控制比较成功的设计方法。导弹发射过程中,具有强不确定性,且弹体参数随时间连续变化。文中采用QFT控制律设计方法用于导弹俯仰通道鲁棒控制律的设计。仿真表明,所设计控制律满足导弹6组特征点... 定量反馈理论(QFT)是参数不确定性系统鲁棒控制比较成功的设计方法。导弹发射过程中,具有强不确定性,且弹体参数随时间连续变化。文中采用QFT控制律设计方法用于导弹俯仰通道鲁棒控制律的设计。仿真表明,所设计控制律满足导弹6组特征点的鲁棒稳定性指标和跟踪性能,且控制舵偏比基于PID控制的偏量减小40%,俯仰角调节时间3.29s也优于原PID控制所需调节时间4.53s。 展开更多

关键词 定量反馈理论 导弹 俯仰通道控制 应用 鲁棒控制 控制律 PID控制

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自主飞艇俯仰角姿态动力学建模及控制 被引量：13

8

作者 方存光 王伟 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期231-238,共8页

针对平流层信息平台-自主飞艇动力学特性与升降舵操纵角之间的非线性关系,建立飞艇俯仰角姿态动力学模型,将离散滑模变结构控制方法应用于飞艇的俯仰角姿态控制,从理论上证明所提控制方法对控制系统的渐近稳定性,而且有效削弱了跟踪误... 针对平流层信息平台-自主飞艇动力学特性与升降舵操纵角之间的非线性关系,建立飞艇俯仰角姿态动力学模型,将离散滑模变结构控制方法应用于飞艇的俯仰角姿态控制,从理论上证明所提控制方法对控制系统的渐近稳定性,而且有效削弱了跟踪误差轨迹在滑动过程中的抖动现象,增强了控制系统的鲁棒性,计算机仿真实验不仅表明所建立的飞艇俯仰角姿态动力学模型是正确的,离散滑模变结构控制方法适于飞艇的俯仰角姿态跟踪误差的控制,而且验证了对本文提出的控制方法的理论分析. 展开更多

关键词 动力学建模 俯仰角姿态控制 滑模变结构控制

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水下滑翔机的反步与反馈线性化控制对比研究 被引量：5

9

作者 张凯 刘雁集 马捷 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第12期139-143,共5页

水下滑翔机是高阶非线性系统,传统的线性控制方法在滑翔机俯仰角大幅度转换过程中易出现调整时间变长,控制精度下降等问题。通过研究水下滑翔机动力学模型,在保留模型非线性特征的前提下,分别设计了基于反步法以及基于输入输出反馈线性... 水下滑翔机是高阶非线性系统,传统的线性控制方法在滑翔机俯仰角大幅度转换过程中易出现调整时间变长,控制精度下降等问题。通过研究水下滑翔机动力学模型,在保留模型非线性特征的前提下,分别设计了基于反步法以及基于输入输出反馈线性化的水下滑翔机纵倾运动控制器。数值仿真表明,在俯仰角大范围转换动态过程中,2种方法均能实现滑翔机纵倾运动的控制,反步控制器更适宜用于俯仰角的控制,而输入输出反馈线性化对压载水囊质量的控制则更胜一筹。 展开更多

关键词 水下滑翔机 反步法 输入输出反馈线性化 俯仰控制 仿真对比

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太阳帆动力学建模与姿态控制 被引量：4

10

作者 刘家夫 沈凡 +1 位作者 荣思远 崔乃刚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1582-1587,共6页

对基于控制杆的太阳帆航天器,对其结构进行合理简化,应用矢量力学原理建立了太阳帆航天器刚柔耦合动力学方程,通过求解太阳帆航天器支撑杆的非约束模态,进而给出太阳帆航天器动力学方程的求解方法.结合运行于超地球同步转移轨道上的太... 对基于控制杆的太阳帆航天器,对其结构进行合理简化,应用矢量力学原理建立了太阳帆航天器刚柔耦合动力学方程,通过求解太阳帆航天器支撑杆的非约束模态,进而给出太阳帆航天器动力学方程的求解方法.结合运行于超地球同步转移轨道上的太阳帆航天器的偏航轴对地定向任务,设计了基于控制杆的太阳帆航天器俯仰轴Bang-Bang PD控制器.数值仿真结果表明,所设计的控制器可以在700 s内实现考虑太阳帆航天器结构振动的偏航轴对地无偏差定向任务. 展开更多

关键词 太阳帆 动力学建模 非约束模态 俯仰轴控制

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基于反射面天线的Geo-SAR卫星凝视模式姿控方法

11

作者 赵秉吉 贺玮 +2 位作者 张庆君 索志勇 遆晶晶 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第3期100-109,共10页

针对基于反射面天线的Geo-SAR(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar)凝视成像模式下的卫星姿态控制方法进行研究,解决卫星快速机动问题,提升时效性。首先,阐述了Geo-SAR卫星凝视模式的成像模型和多普勒历程特性,并与低轨SAR卫星的... 针对基于反射面天线的Geo-SAR(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar)凝视成像模式下的卫星姿态控制方法进行研究,解决卫星快速机动问题,提升时效性。首先,阐述了Geo-SAR卫星凝视模式的成像模型和多普勒历程特性,并与低轨SAR卫星的差异进行对比。Geo-SAR卫星有大偏航角的特点,利用传统二维偏航导引方法,实现正侧视推扫成像,最大姿态控制角度可达约±76°,姿控时间过长,响应能力差,无法发挥Geo-SAR快速响应的优势。为了解决该问题,提出一种定点凝视的二维俯仰滚动姿态控制角度算法,可实现卫星全轨对任意地面场景持续定点凝视。该方法最大姿态控制角度可减小至约±7.2°,姿态调整时间缩短了至少一个数量级,极大提升了卫星的好用易用性。最后,阐述了针对Geo-SAR凝视成像模式的快速BP(Back Projection)成像算法,并完成了25 m×25 m分辨率点目标成像仿真,聚焦结果良好,成像指标达到理论值,验证了所提出的姿控方法的正确性。结论表明提出的方法可以将Geo-SAR卫星的姿态机动时间缩短至少一个量级,提升卫星响应能力,可为后续Geo-SAR卫星姿控方案设计提供参考。 展开更多

关键词 地球同步轨道SAR 反射面天线 二维俯仰滚动姿态控制 凝视模式 姿控时间

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控制力矩陀螺的动态扫描成像卫星姿态控制 被引量：3

12

作者 赵波林 刘昆 张立 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期119-124,共6页

针对卫星动态扫描成像任务中的姿态控制问题,建立卫星姿态动力学模型,分析动态扫描成像任务对姿态控制的特殊需求。结合动态扫描成像任务需求提出一种典型的姿态机动方案,对姿态机动过程所需控制力矩进行估计。基于期望力矩和星体实时... 针对卫星动态扫描成像任务中的姿态控制问题,建立卫星姿态动力学模型,分析动态扫描成像任务对姿态控制的特殊需求。结合动态扫描成像任务需求提出一种典型的姿态机动方案,对姿态机动过程所需控制力矩进行估计。基于期望力矩和星体实时姿态设计一种俯仰机动控制律,并提出五棱锥构型陀螺群的操纵方案。针对某动态扫描成像任务卫星,对提出的控制律进行数值仿真。仿真结果证明所提方案可以满足卫星动态扫描成像的姿态控制要求。 展开更多

关键词 动态扫描成像 姿态控制 姿态机动方案 俯仰机动控制律 五棱锥构型陀螺群

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无人机飞行控制PID参数的模糊自整定技术研究 被引量：3

13

作者 张晨 李小民 《四川兵工学报》 CAS 2009年第7期85-88,共4页

现今,无人机在军事和民用上都有重要的应用价值.它要完成自主飞行,需要飞机的控制系统具有良好的控制特性.本文中首先介绍了PID参数自整定方法,然后针对无人机俯仰姿态的控制律设计了一种模糊PID飞行控制器,并对这种PID控制器的控制特... 现今,无人机在军事和民用上都有重要的应用价值.它要完成自主飞行,需要飞机的控制系统具有良好的控制特性.本文中首先介绍了PID参数自整定方法,然后针对无人机俯仰姿态的控制律设计了一种模糊PID飞行控制器,并对这种PID控制器的控制特点及参数设计规则等进行描述.仿真结果表明,这种模糊自整定PID控制器比常规PID控制器超调量小.它具有调节时间短,控制系统实时性和抗干扰能力强的特点. 展开更多

关键词 模糊PID控制 自整定 俯仰姿态控制 MATLAB

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基于高仿生形态布局的仿鸽扑翼飞行机器人系统设计

14

作者 王久斌 贺威 +2 位作者 孟亭亭 邹尧 付强 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期308-319,共12页

针对现有扑翼飞行机器人存在的飞行形态与实际鸟类相差较大,以及翅膀、尾翼布局和俯仰、转向控制方式仿生度较低的问题,提出一种形态布局与鸽子相仿的扑翼飞行机器人系统设计及实现方案.通过设计弧面-折翼-后掠翅膀、仿鸟扇形尾翼以及... 针对现有扑翼飞行机器人存在的飞行形态与实际鸟类相差较大,以及翅膀、尾翼布局和俯仰、转向控制方式仿生度较低的问题,提出一种形态布局与鸽子相仿的扑翼飞行机器人系统设计及实现方案.通过设计弧面-折翼-后掠翅膀、仿鸟扇形尾翼以及尾翼挨近翅膀后缘布置的布局方式,使扑翼机器人飞行形态更加接近真实鸟类,提高扑翼机器人的形态仿生度.在此基础上,设计结合下扑角调控无需尾翼大角度上翘的俯仰控制方式,以及不依赖于尾翼的翅膀收缩转向控制方式,在提高仿生度的同时保证飞行控制的有效性.在具体设计过程中,首先参考鸽子翅膀型式选择不同类型翅膀并进行风洞测试,确定出下扑角变化时仍能保持较优升推力性能的翅膀设计方案;其次,对各种尾翼型式进行分析和比较,结合鸽子尾翼特点进行仿鸽尾翼及俯仰、转向控制机构设计,并通过风洞测试验证;最后,设计飞控系统并装配整机,进行外场飞行测试,验证仿鸽扑翼飞行机器人平台的稳定性和可控性. 展开更多

关键词 高仿生形态布局 仿鸽扑翼飞行机器人 折翼翅膀 扇形尾翼 风洞实验 俯仰控制 转向控制

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飞行仿真器自动飞行系统研究 被引量：11

15

作者 陈奎兆 王江云 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期706-709,共4页

自动飞行系统是由自动驾驶仪和自动油门取代人工操纵,保证飞行品质,降低了飞行员的工作量。介绍了自动飞行系统的组成,功能。通过俯仰、横滚通道的控制原理分析,设计相应的控制律。对传统的自动飞行系统进行扩展,增加了自动配平系统,比... 自动飞行系统是由自动驾驶仪和自动油门取代人工操纵,保证飞行品质,降低了飞行员的工作量。介绍了自动飞行系统的组成,功能。通过俯仰、横滚通道的控制原理分析,设计相应的控制律。对传统的自动飞行系统进行扩展,增加了自动配平系统,比较器/高度报警系统,偏航阻尼器系统,提高了飞行品质。最后在飞行仿真器中进行仿真,验证。 展开更多

关键词 自动飞行系统 飞行仿真器 俯仰通道控制原理 横滚通道控制原理 计算机仿真

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