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链式静止同步补偿器自适应反步控制器 被引量:7
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作者 陈晓菊 张杭 +1 位作者 张爱民 王建华 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第24期205-213,共9页
针对链式静止同步补偿器(STATCOM)系统非线性特性,提出一种链式STATCOM自适应反步控制器。该控制器采用反步法的递归思想获得链式STATCOM的虚拟控制输入,并根据确定性等价原理设计系统的中间控制率,利用该中间控制率完成电压控制器设计... 针对链式静止同步补偿器(STATCOM)系统非线性特性,提出一种链式STATCOM自适应反步控制器。该控制器采用反步法的递归思想获得链式STATCOM的虚拟控制输入,并根据确定性等价原理设计系统的中间控制率,利用该中间控制率完成电压控制器设计。通过中间控制率和实际控制率的偏差量构造系统的李雅普诺夫方程,利用李雅普诺夫的渐近稳定性原理,获得能够保证链式STATCOM系统稳定的控制输入和系统参数的自适应率。实验结果进一步验证了所设计自适应反步控制器的正确性和有效性。 展开更多
关键词 链式静止同补偿器 自适应反步控制器 中间控制 李雅普诺夫方程 自适应率
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车辆主动座椅悬架的天棚反步控制器设计 被引量:6
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作者 赵强 张娜 《噪声与振动控制》 CSCD 2018年第4期12-17,共6页
为提高车辆的乘坐舒适度,针对车辆主动座椅悬架提出一种新的基于近似天棚阻尼参考模型的反步控制方法。在建立并分析1/4车辆座椅悬架动力学模型的基础上,把近似天棚阻尼系统作为参考模型,将实际被控系统和参考模型之间的动态误差引入到... 为提高车辆的乘坐舒适度,针对车辆主动座椅悬架提出一种新的基于近似天棚阻尼参考模型的反步控制方法。在建立并分析1/4车辆座椅悬架动力学模型的基础上,把近似天棚阻尼系统作为参考模型,将实际被控系统和参考模型之间的动态误差引入到反步的思想中,在保证系统达到一致渐进稳定的前提下,通过反步设计方法完成控制器设计,最终获得基于加速度反馈的实时作动力。最后通过与PID和被动悬架仿真结果的对比,证明该系统的动态误差是指数渐近稳定的,且该方法可明显增强车辆座椅悬架系统减振效果,所提出的反步控制方法对于座椅悬架的实际控制具有参考价值。 展开更多
关键词 振动与波 主动座椅悬架 天棚反步控制器 误差动力学 稳定性
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基于反步自适应准谐振控制的双馈风机次同步振荡抑制策略 被引量:17
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作者 孙东阳 孟繁易 +2 位作者 王南 金宁治 蔡蔚 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期2375-2390,2434,共17页
随着电力系统容量和规模的不断扩大,常采取串补电容的方式提升输电线路的输电能力,但这加剧了电力系统中出现次同步振荡(SSO)的风险。SSO的产生会影响双馈感应发电机(DFIG)转子侧变流器(RSC)的控制,进而引起定子电流的振荡发散,严重时... 随着电力系统容量和规模的不断扩大,常采取串补电容的方式提升输电线路的输电能力,但这加剧了电力系统中出现次同步振荡(SSO)的风险。SSO的产生会影响双馈感应发电机(DFIG)转子侧变流器(RSC)的控制,进而引起定子电流的振荡发散,严重时将会导致风机解列脱网。因此,为解决SSO对RSC控制产生扰动的问题,该文提出了基于自适应准谐振控制的RSC反步次同步振荡抑制策略。首先对SSO在RSC控制系统中的传播路径及其频率变化对控制的影响等内容展开研究;然后通过反步控制器与自适应准谐振控制器的协同控制,对DFIG定子中宽频带SSO电流进行抑制,避免发电系统输出受到SSO的影响;最后通过搭建仿真模型与实验平台,验证所提理论与控制策略的有效性。该文分别对在10 Hz、20 Hz、30 Hz及频率变化时SSO影响下的DFIG定子振荡电流抑制效果进行验证。实验结果表明,所提策略对DFIG系统中宽频带SSO具有良好的抑制效果。 展开更多
关键词 双馈感应发电机 次同振荡频率变化 转子侧变流器 反步控制器 自适应准谐振控制器
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被动式电液力系统反步控制算法的简化研究 被引量:5
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作者 张绍峰 金晓宏 +1 位作者 周园 黄浩 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第7期927-934,共8页
被动式电液力加载系统在精度、多余力和大质量负载等方面存在一定的问题,为此,提出了一种针对反步控制器的简化方法。首先,利用反步控制算法抑制了多余力,分析了控制信号的结构组成和阶数;然后,阐述了负载质量对控制信号的影响,计算了... 被动式电液力加载系统在精度、多余力和大质量负载等方面存在一定的问题,为此,提出了一种针对反步控制器的简化方法。首先,利用反步控制算法抑制了多余力,分析了控制信号的结构组成和阶数;然后,阐述了负载质量对控制信号的影响,计算了组成控制信号各项的数量级,并分析了其占比权重;最后,忽略了控制信号结构中数量级很小的部分,以此来简化反步控制器,采用李雅普诺夫稳定性理论对简化后的反步控制器的有效性及系统的稳定性进行了验证,并用MATLAB/Simulink检验了控制策略的有效性及控制性能。研究结果表明:被动式电液力系统存在位置干扰的情况下,在加入简化后的反步控制器后,对其输入不同的指令信号,系统能表现出良好的跟踪性能(在10 Hz时,输出力在31 ms内可快速跟踪指令信号,且稳态误差仅0.94%);简化后的反步控制器结构简单,在工程上更易于实现,且在含有一定质量负载的场合下能有效抑制多余力;相比于传统控制器,其效果更佳、跟踪指令信号速度更快。 展开更多
关键词 被动式电液力系统 李雅普诺夫 反步控制器 多余力 大质量负载 位置干扰 跟踪性能
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基于反步法的列车制动缸压力精确控制 被引量:3
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作者 雷驰 吴萌岭 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期462-471,共10页
针对重载列车电控空气(ECP)制动系统,提出基于反步法的制动缸压力精确控制方法.通过等效连续化处理和线性化处理,建立具有严格反馈方式的ECP制动系统控制模型;引入已知上界的不确定项,采用指数趋近律的滑模变结构,实现系统局部鲁棒性;... 针对重载列车电控空气(ECP)制动系统,提出基于反步法的制动缸压力精确控制方法.通过等效连续化处理和线性化处理,建立具有严格反馈方式的ECP制动系统控制模型;引入已知上界的不确定项,采用指数趋近律的滑模变结构,实现系统局部鲁棒性;基于反步法设计控制律,构造误差变量以及Lyapunov函数;引入一阶滤波器,解决控制律中存在的“微分项数爆炸”问题.硬件在环试验结果表明:与传统控制器相比,基于反步法的制动缸压力控制器具有更高的控制精度,其稳态控制误差在±8 kPa内,且调压过程无明显超调;在控制器中引入控制死区,可以大幅降低AV/RV阀的动作次数,提高系统使用寿命. 展开更多
关键词 电控空气制动系统 等效连续化 反步控制器 精确控制 压力
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多机器人固定时间编队主从控制方法研究
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作者 姚江云 王宽田 +1 位作者 刘斌 陈国庆 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第8期102-108,共7页
为解决多机器人编队控制中各种干扰因素导致机器人行走路线精确度降低的问题,提出一种多机器人编队协同控制策略,运用主从结构法,让从机器人按照期望间距与期望方向角,跟随主机器人进行移动。构建机器人编队模型,针对集总扰动情况,设计... 为解决多机器人编队控制中各种干扰因素导致机器人行走路线精确度降低的问题,提出一种多机器人编队协同控制策略,运用主从结构法,让从机器人按照期望间距与期望方向角,跟随主机器人进行移动。构建机器人编队模型,针对集总扰动情况,设计了滑模抗干扰观测器,用于观测编队时的集总扰动状况;依据集总扰动的观测结果,设计固定时间反步控制器,确保在固定时间内,多机器人编队的联合速度误差与位置误差都能收敛至设定值。实验表明:该方法能够使从机器人精准地跟踪主机器人,并且编队控制的位置误差能够控制在0.02 m以下。 展开更多
关键词 多机器人 编队控制 主从结构 固定时间 抗干扰观测器 反步控制器
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末端执行器夹持系统反步自适应滑模控制研究
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作者 陈毅 刘送永 +1 位作者 姚遥 曹胜 《现代电子技术》 2021年第23期87-91,共5页
为了提高堆垛机器人末端执行器丝杠夹持系统在夹持定制式木门工件时的夹持精度,抑制系统中存在的参数摄动及外部干扰的影响,采用一种适应于夹持木门工况下的自适应滑模控制方法。首先,建立末端执行器丝杠夹持系统的动力学模型;其次,根... 为了提高堆垛机器人末端执行器丝杠夹持系统在夹持定制式木门工件时的夹持精度,抑制系统中存在的参数摄动及外部干扰的影响,采用一种适应于夹持木门工况下的自适应滑模控制方法。首先,建立末端执行器丝杠夹持系统的动力学模型;其次,根据模型的状态空间方程设计了丝杠夹持系统的反步滑模控制器,为了抑制系统中受到的复合扰动的影响,在原先控制器的基础上设计了带自适应律的反步自适应滑模控制器;最后,通过仿真验证了设计控制器的性能。研究结果表明:与PID控制相比,设计的控制器具有较快的调节时间及较高的跟踪精度,对于存在的复合扰动具有较好的抑制作用,可以保证末端执行器丝杠夹持系统的鲁棒性。 展开更多
关键词 滑模控制器 丝杠夹持系统 末端执行器 堆垛机器人 动力学模型 复合扰动 调节时间 跟踪精度
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基于自适应准谐振控制的DFIG-GSC次同步振荡抑制策略研究 被引量:7
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作者 孙东阳 申文强 +3 位作者 孟繁易 沙昱彤 王南 胡博 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期63-73,共11页
电网次同步振荡(SSO)影响双馈感应发电机(DFIG)中网侧变流器(GSC)的正常工作,致使其控制目标直流母线电压产生脉动,导致风电并网系统出现次同步振荡,为此提出一种基于自适应准谐振控制器的DFIG-GSC次同步振荡抑制策略。首先,建立电网SS... 电网次同步振荡(SSO)影响双馈感应发电机(DFIG)中网侧变流器(GSC)的正常工作,致使其控制目标直流母线电压产生脉动,导致风电并网系统出现次同步振荡,为此提出一种基于自适应准谐振控制器的DFIG-GSC次同步振荡抑制策略。首先,建立电网SSO状态下的GSC数学模型,通过推导得到电网发生SSO时直流母线电压振荡频率的函数关系式,并进行相应的仿真验证;其次,基于内模原理设计与自适应算法,设计自适应准谐振控制器来抑制DFIG并网系统的次同步振荡;同时,基于Lyapunov稳定性定理设计反步控制器,进一步提高GSC系统的鲁棒性。采用改进控制器取代原有的PI控制器,进而达到抑制电网SSO对直流母线电压影响的目的;最后,搭建DFIG并网系统的实验平台,分别在10、20 Hz以及变频率的电网SSO状态下验证所提抑制策略的有效性。 展开更多
关键词 风力发电 双馈感应发电机 次同振荡 网侧变流器 自适应准谐振控制器 反步控制器
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带有指令滤波器的模糊反步自适应控制
9
作者 郑惠 张胜修 +3 位作者 虞棐雄 曹立佳 扈晓翔 李浩浩 《电光与控制》 北大核心 2017年第11期16-21,27,共7页
针对固定翼飞行器在飞行控制过程中存在的状态受限以及执行器物理特性限制等问题,提出了一种带有指令滤波器的反步模糊自适应控制器。首先,建立带有误差项的MIMO严反馈系统;其次,建立模糊系统在线逼近子系统误差项,基于Backstepping法... 针对固定翼飞行器在飞行控制过程中存在的状态受限以及执行器物理特性限制等问题,提出了一种带有指令滤波器的反步模糊自适应控制器。首先,建立带有误差项的MIMO严反馈系统;其次,建立模糊系统在线逼近子系统误差项,基于Backstepping法对每一个子系统设计虚拟控制律;再次,考虑状态受限和执行器的物理特性(包括幅值和速率受限),将设计的虚拟控制律通过引入幅值、速率和带宽限制的指令滤波器,对滤波误差项进行补偿;最后,运用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统有界且跟踪误差指数收敛于零的一个邻域内。仿真结果表明,设计的控制器具有很强的稳定性和鲁棒性。 展开更多
关键词 飞行控制 模糊自适应控制器 指令滤波器 状态受限 执行器物理特性
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适应扰动的无人直升机姿态跟踪控制 被引量:4
10
作者 陈旭智 蒙志君 +1 位作者 赵文龙 王凯鹏 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1534-1539,共6页
无人直升机在实际飞行过程中,会受到阵风等外界因素的干扰,并且模型不确定性也会对控制效果带来不利影响.为应对这些挑战,本文设计了一种基于扩张状态观测器的自抗扰反步控制器.首先,建立了无人直升机姿态动力学模型.随后,引入扩张状态... 无人直升机在实际飞行过程中,会受到阵风等外界因素的干扰,并且模型不确定性也会对控制效果带来不利影响.为应对这些挑战,本文设计了一种基于扩张状态观测器的自抗扰反步控制器.首先,建立了无人直升机姿态动力学模型.随后,引入扩张状态观测器,用以实时观测由外界扰动和模型不确定性组成的总和扰动.观测得到的总和扰动估计值与基于Lyapunov函数的反步法控制器控制算法相结合,用以消除总和扰动的影响,使得无人直升机在各种飞行条件下均能对运动指令进行快速和准确的跟踪.最后,仿真研究和飞行实验验证了该控制律的有效性.与同等条件下的PID控制器相比,该控制律表现出更优的飞行性能. 展开更多
关键词 无人直升机 扰动估计 自抗扰反步控制器 飞行实验
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基于双干扰观测器的非对称缸电液系统位置控制 被引量:12
11
作者 王云飞 赵继云 曹超 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3864-3871,共8页
为了提高重载非对称缸电液伺服系统的位置跟踪精度,设计一种基于干扰观测器的新型位移控制策略。首先,搭建非对称缸电液系统的状态空间模型,集成化处理系统中的不确定问题,设计非双干扰观测器,分别对系统的外力扰动和流量压力扰动进行... 为了提高重载非对称缸电液伺服系统的位置跟踪精度,设计一种基于干扰观测器的新型位移控制策略。首先,搭建非对称缸电液系统的状态空间模型,集成化处理系统中的不确定问题,设计非双干扰观测器,分别对系统的外力扰动和流量压力扰动进行了观测;其次,采用反步设计方法设计位移控制器,结合干扰观测器补偿系统中存在的不确定扰动,利用李雅普诺夫函数证明控制器的稳定性;第三,为解决反步设计过程中计算虚拟控制律时的微分爆炸问题,设计自适应增益微分器来求虚拟控制率的导数,该微分器的增益随着估计误差而不断自适应调整,避免反步控制器过于复杂;最后,利用MATLAB软件搭建了仿真模型,基于MATLAB/Simulink实时系统搭建物理实验台,利用仿真和实验验证所设计控制器的有效性。研究结果表明:与PID控制器和未加微分器的反步控制器相比,所设计的位置控制器的精度分别提高了62.8%和7.7%,且大幅简化了控制器的设计过程。本文设计的控制器不仅提高系统的轨迹跟踪精度,而且简化系统控制器的设计过程。 展开更多
关键词 非对称缸 干扰观测器 反步控制器 李雅普诺夫函数 自适应增益微分器
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考虑恒功率负载的直流微电网稳定性与鲁棒性控制策略 被引量:25
12
作者 张泽华 宋桂英 +2 位作者 张晓璐 周继尧 王瑞民 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第16期4391-4405,共15页
为解决直流微电网中Boost变换器带恒功率负载引起的不稳定问题,提出一种自适应反步控制。首先,采用坐标变换将系统模型转换为标准形式,避免寄生电阻对主控制器的影响。其次,为了改善系统的鲁棒性,利用扩展非线性干扰观测器和基于变换器... 为解决直流微电网中Boost变换器带恒功率负载引起的不稳定问题,提出一种自适应反步控制。首先,采用坐标变换将系统模型转换为标准形式,避免寄生电阻对主控制器的影响。其次,为了改善系统的鲁棒性,利用扩展非线性干扰观测器和基于变换器动态模型设计的输入电压观测器在线估计和补偿外部扰动、寄生电阻与集总不确定项干扰。经过优化后的自适应反步控制可以在系统初始参数有限且不精准的前提下运行。之后运用李雅普诺夫与混合势函数理论验证控制器的大信号稳定性,并给出控制器参数设计原则,保证了输出电压的全局轨迹跟踪和快速动态响应。最后,通过仿真与实验验证了所提控制在恒功率负载高度渗透直流微电网下的有效性与优越性。 展开更多
关键词 直流微电网 BOOST变换器 恒功率负载 反步控制器 扩展非线性干扰观测器 大信号稳定
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四旋翼无人机吊挂飞行减摆控制 被引量:3
13
作者 刘肩山 唐毅 谢志明 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第8期74-79,95,共7页
针对四旋翼无人机吊挂飞行系统存在模型偏差及外界干扰带来的位置跟踪和减摆控制难的问题,提出了一种基于补偿函数观测器的非线性控制方法。首先,建立了四旋翼无人机吊挂飞行系统动力学模型,并设计了补偿函数观测器对未建模动态和未知... 针对四旋翼无人机吊挂飞行系统存在模型偏差及外界干扰带来的位置跟踪和减摆控制难的问题,提出了一种基于补偿函数观测器的非线性控制方法。首先,建立了四旋翼无人机吊挂飞行系统动力学模型,并设计了补偿函数观测器对未建模动态和未知扰动进行观测;然后,针对系统参考输入跟踪误差约束,构建了障碍Lyapunov函数来设计反步控制器,并在控制器中引入补偿函数观测器的估计值对系统总扰动进行补偿,保证了无人机位置误差和负载摆角在约束范围内变化,使系统能够达到预期控制效果。Lyapunov稳定性分析证明了闭环系统的稳定性、位置误差的收敛和摆动的抑制。仿真结果表明,设计的控制器在对无人机位置精确控制的同时,能有效抑制吊挂负载的摆动。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 吊挂飞行系统 补偿函数观测器 障碍Lyapunov函数 反步控制器 减摆控制
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基于改进粒子群算法的四旋翼BSMRC优化策略 被引量:1
14
作者 任恩泽 曾庆华 +3 位作者 宋甫俊 田大江 郭运伟 王宏福 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期238-246,共9页
针对四旋翼无人机反步滑模鲁棒控制器(BSMRC)因参数整定困难而限制其工程应用的问题,设计了一种基于改进粒子群算法(IPSO)的BSMRC参数优化策略。建立了含未知扰动的无人机非线性模型并设计了补偿未知扰动的BSMRC,通过Lyapunov第2方法对... 针对四旋翼无人机反步滑模鲁棒控制器(BSMRC)因参数整定困难而限制其工程应用的问题,设计了一种基于改进粒子群算法(IPSO)的BSMRC参数优化策略。建立了含未知扰动的无人机非线性模型并设计了补偿未知扰动的BSMRC,通过Lyapunov第2方法对系统稳定性进行了证明。接着,从惯性权重和学习因子两方面对经典PSO算法改进,提升了其收敛速度,在此基础上自动整定了BSMRC参数。通过仿真表明了IPSO可使BSMRC参数快速收敛到最优解。通过模块化编程及自动代码生成技术将最优BSMRC算法部署至Pixhawk 4飞控进行了飞行实验,结果表明了IPSO优化策略的有效性,体现出了BSMRC的强鲁棒性和抗扰性。该优化策略解决了无人机BSMRC参数整定效率低下的问题,并采用基于模型设计(model-based design,MBD)技术提高了无人机控制系统的开发效率。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 滑模鲁棒控制器 姿态控制 IPSO算法 LYAPUNOV方法 参数优化整定 MBD
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基于GPIO的DC-DC Buck变换器Backstepping不匹配抗干扰设计 被引量:6
15
作者 张龙 苗红霞 顾菁 《陕西电力》 2016年第5期39-43,共5页
针对在DC-DC Buck变换器系统中由于负载不确定引起的变换器性能下降,提出了基于干扰估计技术的新型Backstepping控制方案。结合广义比例积分观测器(GPIO)技术对扰动进行估计,并在每一步的虚拟控制律设计中引入扰动的估计,利用反步法消... 针对在DC-DC Buck变换器系统中由于负载不确定引起的变换器性能下降,提出了基于干扰估计技术的新型Backstepping控制方案。结合广义比例积分观测器(GPIO)技术对扰动进行估计,并在每一步的虚拟控制律设计中引入扰动的估计,利用反步法消除不匹配的扰动,最后通过李雅普诺夫函数方法实现闭环系统的全局稳定性分析。与传统的Backstepping相比,该方法即使在扰动不满足匹配的条件下,也可有效地保证系统有更好的抗干扰性能。仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 DC-DC降压转换器 负载不确定性 广义比例积分观测器(GPIO) 不匹配干扰控制 反步控制器
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Robust force tracking control via backstepping sliding mode control and virtual damping control for hydraulic quadruped robots 被引量:5
16
作者 SHEN Wei Lü Xiao-bin MA Chen-jun 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第9期2673-2686,共14页
In order to improve the force tracking performance of hydraulic quadruped robots in uncertain and unstructured environments,an impedance-based adaptive reference trajectory generation scheme is used.Secondly,in order ... In order to improve the force tracking performance of hydraulic quadruped robots in uncertain and unstructured environments,an impedance-based adaptive reference trajectory generation scheme is used.Secondly,in order to improve the robustness to environmental changes and reduce the contact force errors caused by trajectory tracking errors,the backstepping sliding mode controller is combined with the adaptive reference trajectory generator.Finally,a virtual damping control based on velocity and pressure feedback is proposed to solve the problem of contact force disappearance and stall caused by sudden environmental change.The simulation results show that the proposed scheme has higher contact force tracking accuracy when the environment is unchanged;the contact force error can always be guaranteed within an acceptable range when the environment is reasonably changed;when the environment suddenly changes,the drive unit can move slowly until the robot re-contacts the environment. 展开更多
关键词 hydraulic quadruped robot impedance control backstepping sliding mode control virtual damping control
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