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基于非线性扩张状态观测器的直线电机PD控制 被引量:8
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作者 陈志翔 高钦和 +1 位作者 谭立龙 董家臣 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期151-156,共6页
为了解决直线电机伺服系统跟踪速度与峰化现象之间的矛盾,设计一种基于非线性扩张状态观测器的比例微分(Proportion Differentiation,PD)控制器。将直线电机伺服系统中的未建模动态和外界干扰定义为总和扰动并扩充为系统新的状态变量,... 为了解决直线电机伺服系统跟踪速度与峰化现象之间的矛盾,设计一种基于非线性扩张状态观测器的比例微分(Proportion Differentiation,PD)控制器。将直线电机伺服系统中的未建模动态和外界干扰定义为总和扰动并扩充为系统新的状态变量,利用非线性扩张状态观测器(Non Linear Extended State Observer,NLESO)估计不可测量的直线电机动子速度以及总和扰动。利用NLESO和跟踪微分器TD的输出,基于动态补偿线性化思想设计了引入补偿量的PD控制器,并给出了闭环控制系统稳定性证明。在Googol公司的实验平台上,通过与两种基于LESO的PD控制器对比,验证了所设计的基于NLESO的PD控制器的可行性。实验结果表明,基于NLESO的PD控制器可使直线电机伺服系统具有跟踪速度快、跟踪精度高、峰化现象小、鲁棒性强的优点。 展开更多
关键词 直线电机 自抗扰控制 非线性扩张状态观测 PD控制 峰化现象
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基于非线性观测器的一种偏置动量卫星姿态控制方法
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作者 杨思亮 徐世杰 《航天控制》 CSCD 北大核心 2009年第3期12-16,共5页
研究一类交叉转动惯量较大的偏置动量卫星的姿态控制问题。根据卫星质量分布的特点进行适当简化,建立非线性动力学模型,并基于该模型设计一种非线性偏航观测器。利用该观测器的观测信息进行卫星的姿态控制。整个系统采用动量轮和反作用... 研究一类交叉转动惯量较大的偏置动量卫星的姿态控制问题。根据卫星质量分布的特点进行适当简化,建立非线性动力学模型,并基于该模型设计一种非线性偏航观测器。利用该观测器的观测信息进行卫星的姿态控制。整个系统采用动量轮和反作用飞轮作为执行机构,同时卫星三轴均配置磁力矩器为动量轮和反作用飞轮卸载。数值仿真结果表明,在传统的控制方法中,惯量积的存在导致系统控制精度降低和偏航角稳态误差较大,文中提出的控制方案可以很好地完成这类卫星的姿态控制任务。 展开更多
关键词 姿态控制 偏置动量 非线性状态观测
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基于状态观测器的多艘船舶鲁棒同步控制 被引量:3
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作者 丁福光 马燕芹 +1 位作者 王元慧 李江军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期789-794,共6页
为了实现多艘船舶的同步运动,满足海上作业的需求,提出了基于状态观测器的多艘船舶鲁棒同步运动控制策略。建立了多艘船舶运动数学模型;建立了扰动观测器对未知扰动进行估计;在此基础上,为每艘船预先设定期望路径,并用有向图表示船舶之... 为了实现多艘船舶的同步运动,满足海上作业的需求,提出了基于状态观测器的多艘船舶鲁棒同步运动控制策略。建立了多艘船舶运动数学模型;建立了扰动观测器对未知扰动进行估计;在此基础上,为每艘船预先设定期望路径,并用有向图表示船舶之间的通信,将多艘船的同步运动误差引入到反馈控制器,控制多艘船舶实现同步运动;在多艘船的速度和加速度不可测的情况下,通过分别对每一艘船舶设计非线性状态观测器,进而得到多艘船的速度和加速度估计值;利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了所设计的控制律的稳定性;通过仿真得出该同步控制方法可以很好地解决多艘船舶的同步运动控制问题。 展开更多
关键词 船舶运动控制 同步控制 扰动观测 非线性状态观测 鲁棒控制
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一类非线性系统的混沌反控制研究 被引量:1
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作者 吴金峰 高金峰 侯艳贺 《现代电子技术》 2012年第17期54-56,共3页
针对一类非线性系统的混沌反控制问题,借用非线性状态观测器概念设计实现混沌反控制的控制器。非混沌系统在控制器的控制下,在与混沌系统的输出实现同步的同时,使非混沌系统处于混沌状态,实现混沌反控制的目标。理论分析及仿真结果都证... 针对一类非线性系统的混沌反控制问题,借用非线性状态观测器概念设计实现混沌反控制的控制器。非混沌系统在控制器的控制下,在与混沌系统的输出实现同步的同时,使非混沌系统处于混沌状态,实现混沌反控制的目标。理论分析及仿真结果都证明该方案的有效性和可行性。 展开更多
关键词 混沌 混沌反控制 非线性状态观测 控制器
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基于扩张状态观测器的燃气舵舵机位置控制 被引量:5
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作者 王献策 陈雄 +1 位作者 葛中杰 马睿 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2341-2347,共7页
为了实现对燃气舵舵片的高精度位置控制,设计了高阶非线性扩张状态观测器对舵机位置系统进行精确闭环控制。通过将参数摄动耦合项和外界扰动项合并为一个新的状态量,将原有三阶位置系统扩张为四阶控制系统。采用滑模变结构控制器对状态... 为了实现对燃气舵舵片的高精度位置控制,设计了高阶非线性扩张状态观测器对舵机位置系统进行精确闭环控制。通过将参数摄动耦合项和外界扰动项合并为一个新的状态量,将原有三阶位置系统扩张为四阶控制系统。采用滑模变结构控制器对状态观测器观测结果进行控制,使舵机偏转角度达到预定值。分别采用传统PID控制和所设计的高阶非线性扩张状态观测器对舵机控制系统进行仿真,来验证所设计的控制器的响应性能和稳定性能。结果表明:相比于传统的PID控制器,所设计的高阶非线性扩张状态控制器具有更高的跟踪精度和更快的响应性能,其响应时间在0.1s以内,提升了约0.7s,且该控制系统无超调量的产生。该控制器在鲁棒性、抗干扰性上体现出更好的特点,因此可以更好地实现整体伺服系统的位置控制。 展开更多
关键词 燃气舵 高阶非线性扩张状态观测 位置控制 变结构控制器 无刷直流电机
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新型扩张状态观测器及其噪声抑制的特性分析
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作者 熊少锋 司玉洁 熊华 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期256-264,共9页
为了提升对快变干扰的估计性能,把输出估计误差的非线性项和切换项作为反馈设计一种新型非线性扩张状态观测器.在对干扰具有相同的估计性能下,新型非线性扩张状态观测器的增益相对较小,因而该新型非线性扩张状态观测器比传统扩张状态观... 为了提升对快变干扰的估计性能,把输出估计误差的非线性项和切换项作为反馈设计一种新型非线性扩张状态观测器.在对干扰具有相同的估计性能下,新型非线性扩张状态观测器的增益相对较小,因而该新型非线性扩张状态观测器比传统扩张状态观测器拥有更好的噪声抑制性能。仿真结果表明新型扩张状态观测器对干扰的估计误差是传统方法的1/4。 展开更多
关键词 新型非线性扩张状态观测 时变干扰 传感器噪声抑制 白噪声
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一类混沌神经网络的观测器广义投影同步设计 被引量:4
7
作者 王兴元 孟娟 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期656-659,共4页
研究了混沌神经网络的广义投影同步问题。基于改进的非线性状态观测器理论和极点配置技术,设计了一种新的广义投影同步方案。该方案可以实现不同混沌神经网络之间的广义投影同步。通过对细胞神经元系统和三阶Winner-Take-All竞争型混沌... 研究了混沌神经网络的广义投影同步问题。基于改进的非线性状态观测器理论和极点配置技术,设计了一种新的广义投影同步方案。该方案可以实现不同混沌神经网络之间的广义投影同步。通过对细胞神经元系统和三阶Winner-Take-All竞争型混沌神经元系统的数值仿真试验,进一步验证了所提方案的有效性。该方案具有全局性,与混沌神经网络的初始条件无关,且可以灵活地调整同步误差的收敛速度。 展开更多
关键词 非线性状态观测 极点配置技术 广义投影同步 混沌神经网络
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表贴式永磁同步电机的预设性能滑模控制
8
作者 王雪 王树波 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第2期109-118,共10页
针对具有系统不确定性和外部扰动的永磁同步电机速度跟踪控制问题,提出一种基于改进非线性扩张状态观测器的新型复合滑模控制策略。首先,为了减小抖振,设计了一种基于正切函数的滑模面,并将所提出的混合趋近律嵌入到控制器设计中;其次,... 针对具有系统不确定性和外部扰动的永磁同步电机速度跟踪控制问题,提出一种基于改进非线性扩张状态观测器的新型复合滑模控制策略。首先,为了减小抖振,设计了一种基于正切函数的滑模面,并将所提出的混合趋近律嵌入到控制器设计中;其次,将系统不确定性和外部扰动作为总的扰动,设计了一种改进的非线性扩张状态观测器对其进行估计,并将估计值嵌入到控制器中对其进行补偿;此外,在控制器设计中引入预设性能函数来提高系统的瞬态性能。利用李雅普诺夫函数证明了闭环系统的稳定性,并通过实验验证了所提控制策略的有效性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 非线性扩张状态观测 滑模控制 预设性能控制 混合趋近律
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状态/输入约束下飞-推一体化的保性能安全控制 被引量:5
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作者 马悦萌 周荻 邹昕光 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期496-507,共12页
基于飞行-推力一体化思想提出了一种针对搭载超燃冲压发动机的吸气式高超声速飞行器速度通道的状态/输入约束自适应鲁棒保性能安全控制方案。首先根据超燃冲压发动机的机理分析与计算流体动力模型数据,建立了安全子系统与性能子系统面... 基于飞行-推力一体化思想提出了一种针对搭载超燃冲压发动机的吸气式高超声速飞行器速度通道的状态/输入约束自适应鲁棒保性能安全控制方案。首先根据超燃冲压发动机的机理分析与计算流体动力模型数据,建立了安全子系统与性能子系统面向控制的仿射非线性模型。之后基于障碍Lyapunov理论与动态面设计方法设计了一套安全子系统状态约束控制器,从理论上保证了飞行器在跟踪指令的全过程中,发动机相关状态不会触碰安全边界,并结合自适应技术与辅助系统提高了该控制系统的鲁棒性。针对性能子系统设计了一套鲁棒自抗扰控制器,达到“保证安全的前提下不折损性能”的目的。仿真结果表明所设计的控制系统可以在保障安全的同时达到预想的性能,并显著放宽了超燃冲压发动机对飞行器飞行姿态的约束,保证了高超声速飞行器的机动灵活性。 展开更多
关键词 吸气式高超声速飞行器(AHV) 超燃冲压发动机 状态/输入约束 障碍Lyapunov理论 自适应控制 非线性扩张状态观测器(NESO)
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鱼雷型无人水下航行器鲁棒控制器设计 被引量:1
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作者 廉成斌 唐献平 +1 位作者 荆雪燕 郝拥军 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第7期77-81,共5页
针对鱼雷型无人水下航行器航行过程中外界环境干扰复杂,航行体系统内部干扰严重的特殊问题,并同时考虑系统参数剧烈变化造成的系统不确定性,设计纵向鲁棒控制器。该控制器采用PID控制器作为标称控制器控制标称受控对象。利用非线性状态... 针对鱼雷型无人水下航行器航行过程中外界环境干扰复杂,航行体系统内部干扰严重的特殊问题,并同时考虑系统参数剧烈变化造成的系统不确定性,设计纵向鲁棒控制器。该控制器采用PID控制器作为标称控制器控制标称受控对象。利用非线性状态观测器估计受控系统中的不确定性和外界环境干扰,并通过补偿控制律补偿,使整个闭环控制系统具有鲁棒性。将此方法应用于鱼雷型无人水下航行器鲁棒控制器的设计,可大大提高鱼雷型无人水下航行器航行过程中对干扰的抑制和对不确定性的适应能力,保证鱼雷型无人水下航行器在整个航行过程中的姿态稳定,以保证航行任务的完成。 展开更多
关键词 鱼雷型无人水下航行器 不确定性 鲁棒控制器 非线性状态观测
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考虑螺旋桨动力学模型的临近空间飞艇控制
11
作者 郑学科 王晓亮 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1428-1436,共9页
针对临近空间多螺旋桨组合浮空器存在螺旋桨期望推力与实际推力有偏差、能源利用率低、电机扭矩偏大的问题,在六自由度飞艇动力学模型的基础上考虑螺旋桨动力学模型.该模型直接将螺旋桨系统上的电机扭矩信号作为控制系统输入,建立关于... 针对临近空间多螺旋桨组合浮空器存在螺旋桨期望推力与实际推力有偏差、能源利用率低、电机扭矩偏大的问题,在六自由度飞艇动力学模型的基础上考虑螺旋桨动力学模型.该模型直接将螺旋桨系统上的电机扭矩信号作为控制系统输入,建立关于螺旋桨和电机的动力学方程,引入了由于外界扰动、螺旋桨桨盘来流速度不同所引起的螺旋桨推力损失动力学方程.基于非线性状态观测器的反馈控制方法对推力损失进行在线估计,使用李雅普诺夫稳定性理论,保证了螺旋桨和观测器系统的"输入-状态"稳定性.使用提出的方法与传统方法进行对比.仿真结果表明,采用该方法能够降低能耗并且更好地追踪参考位置坐标和欧拉角;较小的电机扭矩能够避免电机过早发生饱和问题. 展开更多
关键词 临近空间浮空器 螺旋桨 推力损失 非线性状态观测 饱和
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快速光滑终端滑模在空天飞机姿态角控制器中的应用研究 被引量:2
12
作者 梁捷 郭龙 +1 位作者 秦开宇 陈力 《载人航天》 CSCD 2017年第3期297-305,共9页
针对空天飞机再入飞行阶段存在模型参数不确定和外部扰动情况下的姿态跟踪控制问题,分析、建立了考虑地球自转的空天飞机六自由度动力学模型;以此为基础,利用非线性三阶扩张状态观测器可实时在线估计姿态角速度和系统扰动的显著优点,导... 针对空天飞机再入飞行阶段存在模型参数不确定和外部扰动情况下的姿态跟踪控制问题,分析、建立了考虑地球自转的空天飞机六自由度动力学模型;以此为基础,利用非线性三阶扩张状态观测器可实时在线估计姿态角速度和系统扰动的显著优点,导出了适用于控制系统设计的数学模型;利用该模型,设计了一种基于非线性三阶扩张状态观测器的快速光滑终端滑模控制算法。然后,基于李雅普诺夫理论,严格证明了系统的稳定性。控制算法利用快速光滑终端滑模控制无需惯常终端滑模控制所需的控制量系数矩阵的求逆计算,提高了控制算法的计算实时性;同时,采用光滑滑模趋近律能够在有限时间内收敛到滑模面且有效地消除抖振,对系统的参数摄动及扰动具有很强的自适应性。仿真结果表明,相比基于非线性三阶扩张状态观测器的传统非线性反馈控制算法,文中所提出的控制算法调整时间短,超调量小,并且具有良好的跟踪精度,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 空天飞机 考虑地球自转 非线性三阶扩张状态观测 参数不确定 快速光滑终端滑模控制 抖振
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基于NESO的潜艇航向滑模控制器设计 被引量:5
13
作者 陆斌杰 李文魁 陈尔明 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第5期108-113,120,共7页
[目的]潜艇在复杂海况下进行水面航行时,为实现低噪操舵控制,[方法]采用潜艇水平面线性运动模型,并利用基于双幂次趋近律的滑模控制对参数变化和外部干扰不敏感、响应速度快、容易实现等优点,设计航向控制器。针对海浪干扰问题,利用非... [目的]潜艇在复杂海况下进行水面航行时,为实现低噪操舵控制,[方法]采用潜艇水平面线性运动模型,并利用基于双幂次趋近律的滑模控制对参数变化和外部干扰不敏感、响应速度快、容易实现等优点,设计航向控制器。针对海浪干扰问题,利用非线性扩张状态观测器(NESO)设计海浪滤波器,用以补偿系统外部干扰。[结果]理论推导结果证明了航向滑模控制器的稳定性,并通过Matlab仿真结果验证了其良好的滤波效果。[结结论]研究结果表明,该航向滑模控制器在不同航速、不同海况、不同浪向下均可实现低噪、快速、高精度的航向控制性能。 展开更多
关键词 潜艇 航向控制 滑模控制 非线性扩张状态观测 双幂次趋近律
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末制导弹药捷联制导控制一体化技术研究 被引量:1
14
作者 韩旭东 张鹏飞 +2 位作者 张意 齐竹昌 柴劲 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期269-275,共7页
建立了制导控制一体化系统的数学模型,设计非线性扩张状态观测器对系统不确定性进行了在线估计;基于动态面滑模理论,对制导控制系统进行了一体化设计,使弹体以特定角度命中目标,同时满足捷联导引头的视场角约束;为提高系统的抗干扰能力... 建立了制导控制一体化系统的数学模型,设计非线性扩张状态观测器对系统不确定性进行了在线估计;基于动态面滑模理论,对制导控制系统进行了一体化设计,使弹体以特定角度命中目标,同时满足捷联导引头的视场角约束;为提高系统的抗干扰能力,在控制律中对观测器估计的系统不确定性进行了动态反馈补偿;利用李雅普诺夫理论证明了算法的稳定性;最后,通过六自由度弹道仿真验证了所提算法的正确性与有效性。 展开更多
关键词 末制导弹药 制导控制一体化设计 动态面滑模控制 非线性扩张状态观测 攻击角约束 捷联导引头视场约束
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Chaotic synchronization based on nonlinear state-observer and its application in secure communication
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作者 CHENMing-jie LIDian-pu ZHANGAi-jun 《Journal of Marine Science and Application》 2004年第1期64-70,共7页
Chaotic synchronization is a branch of chaotic control. Nowadays, the research and application of chaotic synchronization have become a hot topic and one of the development directions is for the research on chaos. In ... Chaotic synchronization is a branch of chaotic control. Nowadays, the research and application of chaotic synchronization have become a hot topic and one of the development directions is for the research on chaos. In this paper, a universal nonlinear stateobserver is presented for a class of universal chaotic systems to realize the chaotic synchronization, according to the theory of state-observer in the modern control theory. And theoretic analysis and simulation results have illustrated the validity of the approach. Moreover, the approach of synchronization proposed in this paper is very easy, flexible and universal with high synchronization precision.When the approach is applied to secure communication, the results are satisfying. 展开更多
关键词 chaotic synchronization nonlinear stoLe-observer synchronization error secure communication
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