非线性跟踪微分器在光电编码器测速中的应用 被引量：17

1

作者 王帅 王建立 +1 位作者 陈涛 李洪文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期849-853,共5页

给出了一种基于位置测量的实时速度估计方法,并应用于轴角编码器测速。该算法基于非线性跟踪微分器理论,采用对输入信号进行数值积分的方式,快速准确地估计出其微分信号,避免了常规差分算法带来的噪声放大问题;算法不依赖于对象模型,计... 给出了一种基于位置测量的实时速度估计方法,并应用于轴角编码器测速。该算法基于非线性跟踪微分器理论,采用对输入信号进行数值积分的方式,快速准确地估计出其微分信号,避免了常规差分算法带来的噪声放大问题;算法不依赖于对象模型,计算量小,易于实现。给出了该算法的理论依据,以及基于欧拉方法的离散表达公式,并进行了数值仿真分析和实验验证。实验结果表明:该方法能有效地降低编码器采样频率和测量噪声对测速的影响,明显提高低速测量的实时性和准确性,进一步将此方法应用于实验系统的速度闭环反馈控制,在不改变控制器参数的情况下,将0.004(°)/s的速度波动方差从1.563(″)/s减少到1.066(″)/s,改善了低速跟踪的速度平稳性。仿真和实验证明了该方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 非线性跟踪微分器 速度估计 光电编码器 数字速度测量 低速测量

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双曲正弦非线性跟踪微分器设计 被引量：11

2

作者 卜祥伟 吴晓燕 +1 位作者 张蕊 朱付景 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期107-111,138,共6页

针对传统跟踪微分器算法复杂、参数整定困难和噪声抑制能力有限的不足,设计了一种新型双曲正弦非线性跟踪微分器(HNTD)。引入终端吸引子函数和双曲正弦函数构造了HNTD的跟踪函数,并证明了其全局一致渐近稳定性。通过仿真分析设计参数变... 针对传统跟踪微分器算法复杂、参数整定困难和噪声抑制能力有限的不足,设计了一种新型双曲正弦非线性跟踪微分器(HNTD)。引入终端吸引子函数和双曲正弦函数构造了HNTD的跟踪函数,并证明了其全局一致渐近稳定性。通过仿真分析设计参数变化对HNTD频域特性的影响,为其设计参数的整定提供参考。双曲正弦函数既能保证HNTD状态收敛的快速性,又能有效避免平衡点附近的颤振现象;终端吸引子函数则保证了HNTD对噪声良好的抑制效果。仿真结果表明,HNTD的跟踪和滤波效果与传统跟踪微分器相比,不仅结构形式简单、设计参数相对较少、整定规则明确,而且在跟踪精度、响应速度和滤波能力等方面均具有一定的优势。 展开更多

关键词 非线性跟踪微分器 终端吸引子函数 双曲正弦函数 抑制噪声

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非线性跟踪微分器在光电吊舱跟踪系统中的应用研究 被引量：4

3

作者 魏志强 程勇策 +1 位作者 辛林杰 马希超 《电视技术》 2020年第4期39-43,共5页

针对光电吊舱跟踪过程中出现的滞后或超调问题,引入非线性跟踪微分器,实现跟踪微分器PD控制。详细介绍了非线性跟踪微分器的实现原理,建立了基于跟踪微分器PD位置控制模型,既可对给定信号进行滤波,避免引入噪声,又能为给定阶跃输入信号... 针对光电吊舱跟踪过程中出现的滞后或超调问题,引入非线性跟踪微分器,实现跟踪微分器PD控制。详细介绍了非线性跟踪微分器的实现原理,建立了基于跟踪微分器PD位置控制模型,既可对给定信号进行滤波,避免引入噪声,又能为给定阶跃输入信号安排过渡过程,减少调节时间,实现输入信号平滑,避免控制系统过冲。仿真试验表明,同传统PD控制相比,非线性跟踪微分器PD控制跟踪精度提高近5倍。 展开更多

关键词 光电吊舱 非线性跟踪微分器 跟踪系统 PD控制

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非线性跟踪微分器稳态性能分析及仿真研究 被引量：9

4

作者 杨光达 周游 《光电技术应用》 2010年第5期80-82,共3页

针对非线性跟踪微分器无法实现对所有输入信号的无差跟踪问题,研究3种不同形式跟踪微分器的稳态性能.通过分析抑制函数的特性和典型输入情况下系统的稳态误差,确定其适用范围,并对推论结果进行验证.仿真实验表明,非线性跟踪微分器为一... 针对非线性跟踪微分器无法实现对所有输入信号的无差跟踪问题,研究3种不同形式跟踪微分器的稳态性能.通过分析抑制函数的特性和典型输入情况下系统的稳态误差,确定其适用范围,并对推论结果进行验证.仿真实验表明,非线性跟踪微分器为一阶无差系统,只能实现对阶跃输入信号的无差跟踪. 展开更多

关键词 非线性跟踪微分器 稳态性能 无差度

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非线性跟踪微分器在半捷联稳定平台中的应用 被引量：4

5

作者 史鹏杰 张红刚 高军科 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第1期107-110,共4页

针对半捷联稳定平台中框架角速率的提取问题,首次提出了一种基于非线性跟踪微分器的测速方案,此方案可以避免常规差分测速带来的误差放大问题,并且可以利用预报补偿方法解决非线性跟踪微分器带来的相位延迟问题。数值仿真和实验结果表明... 针对半捷联稳定平台中框架角速率的提取问题,首次提出了一种基于非线性跟踪微分器的测速方案,此方案可以避免常规差分测速带来的误差放大问题,并且可以利用预报补偿方法解决非线性跟踪微分器带来的相位延迟问题。数值仿真和实验结果表明,非线性跟踪微分器可以从框架角位置信号中准确地提取角速率信号,实验证明了基于非线性跟踪微分器的半捷联稳定方法与直接稳定方法对低频角扰动的隔离能力相当,并证明了非线性跟踪微分器在半捷联稳定平台中应用的可行性和有效性。 展开更多

关键词 非线性跟踪微分器 半捷联稳定平台 角速率估计

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基于非线性跟踪微分器的编码器数据采集应用

6

作者 曲云昭 李洪文 +1 位作者 邓永停 王晶 《现代电子技术》 北大核心 2017年第21期149-152,157,共5页

针对某望远镜转台使用的SSI接口绝对式编码器,提出基于FPGA读取编码器信号的方案,并给出非线性跟踪微分器的测速滤波方法,同时采用预报补偿的方法解决滤波后的相位延迟问题。根据读取到的编码器位置信息,能够准确快速地估计出速度值,滤... 针对某望远镜转台使用的SSI接口绝对式编码器,提出基于FPGA读取编码器信号的方案,并给出非线性跟踪微分器的测速滤波方法,同时采用预报补偿的方法解决滤波后的相位延迟问题。根据读取到的编码器位置信息,能够准确快速地估计出速度值,滤除信号中的随机噪声干扰。该方案不依赖对象模型,算法简单,调节参数少,计算量小,易于在工程中实现。通过仿真分析和实验验证表明,该方案能够准确读取绝对式编码器码值,根据码值信息估计速度信息,转台以0.05(°)/s转动时,速度波动方差降低了3.46(″)/s,改善了低速运行的平稳性。实验证明了该方法的准确性和有效性,具有良好的使用价值。 展开更多

关键词 非线性跟踪微分器 绝对式编码器 速度估计 滤波

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非线性跟踪-微分器在载波相位测速中的应用 被引量：1

7

作者 汤勇刚 何晓峰 +1 位作者 吴美平 胡小平 《兵工自动化》 2007年第7期51-53,共3页

针对传统微分器存在噪声放大和时延问题构造的非线性跟踪-微分器。通过离散的载波相位观测量提取载波相位率,并利用跟踪-微分器输出的二阶微分,采取预报的方法进行时延补偿。仿真及车载实验结果表明,该非线性跟踪-微分器能准确快速地跟... 针对传统微分器存在噪声放大和时延问题构造的非线性跟踪-微分器。通过离散的载波相位观测量提取载波相位率,并利用跟踪-微分器输出的二阶微分,采取预报的方法进行时延补偿。仿真及车载实验结果表明,该非线性跟踪-微分器能准确快速地跟踪微分信号,对噪声抑制作用良好,时延补偿效果明显,可提高速度测量精度。 展开更多

关键词 非线性跟踪-微分器 速度测量 载波相位 时延补偿

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基于微分器的轨迹线性化控制方法及其应用 被引量：5

8

作者 邵星灵 王宏伦 +1 位作者 张惠平 张晓峰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1259-1268,共10页

针对当前轨迹线性化控制(TLC)方法对系统中的不确定性存在鲁棒性不足的问题,受非线性跟踪微分器设计思路的启发,提出了一种基于微分器设计原则的轨迹线性化控制方法.首先,引入二阶线性微分器(SOLD)的概念,通过理论分析指出了当前轨迹线... 针对当前轨迹线性化控制(TLC)方法对系统中的不确定性存在鲁棒性不足的问题,受非线性跟踪微分器设计思路的启发,提出了一种基于微分器设计原则的轨迹线性化控制方法.首先,引入二阶线性微分器(SOLD)的概念,通过理论分析指出了当前轨迹线性化控制方法中采用一阶惯性+伪微分器求取标称指令的微分信号时,会存在与二阶线性微分器类似的峰值现象,随后利用韩式跟踪微分器(TD)求取标称指令及其微分信号,避免了该现象的同时又赋予了系统在控制量的约束范围内调节响应快慢的能力;其次,通过构造期望的闭环系统,跟踪误差动态,直接获取线性时变(LTV)系统的控制量,使得参数整定不再依赖于并行微分(PD)谱理论,在此基础上,将混合微分器(HD)的非摄动形式等价为期望的闭环系统跟踪误差动态,以提升轨迹线性化控制方法的鲁棒性,同时借助Lyapunov稳定性理论证明了受扰系统的跟踪误差最终一致有界;最后,利用所提出的轨迹线性化控制方法设计了高超声速飞行器的姿控系统并进行了相应的仿真.结果表明:存在大范围气动参数摄动的情况下,本方法仍具有较好的控制性能及抗干扰能力,能够满足高超声速飞行器快时变、高精度以及强鲁棒的控制需求. 展开更多

关键词 轨迹线性化控制方法 二阶线性微分器 非线性跟踪微分器 混合微分器 高超声速飞行器

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基于跟踪微分器的磁浮列车定位测速系统信号处理问题研究 被引量：7

9

作者 窦峰山 何洪礼 +1 位作者 谢云德 何宁 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期81-85,共5页

采用同步直线电机牵引的高速磁浮列车长定子轨道是不连续的,一般采用长定子模块拼接而成。为了轨道安装的方便及考虑到温度变形效应影响,在相邻长定子模块间留有一定的接缝,这使得相对位置传感器输出的磁极相角信号存在畸变,而且不同长... 采用同步直线电机牵引的高速磁浮列车长定子轨道是不连续的,一般采用长定子模块拼接而成。为了轨道安装的方便及考虑到温度变形效应影响,在相邻长定子模块间留有一定的接缝,这使得相对位置传感器输出的磁极相角信号存在畸变,而且不同长度的接缝导致的信号畸变情况也不同。针对该问题本文采用了一种新型跟踪微分器(TD),用于解决轨道接缝导致的信号畸变问题。通过仿真与实验对模型与算法进行了验证,结果表明新型快速非线性跟踪微分器能较好解决过轨道大、小接缝时的信号畸变问题。 展开更多

关键词 磁浮列车 信号畸变 快速非线性跟踪微分器 轨道接缝

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光电跟踪平台脱靶量滞后补偿方法 被引量：5

10

作者 吕明明 侯润民 +1 位作者 柯于峰 侯远龙 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期141-147,共7页

针对光电跟踪平台在跟踪目标时存在脱靶量滞后的问题,设计了一种基于非线性跟踪微分器和机动目标“当前”统计模型的滞后补偿方法。根据光电跟踪平台中目标脱靶量的产生机理,将脱靶量滞后等效为纯延迟环节和采样保持环节的串联,利用非... 针对光电跟踪平台在跟踪目标时存在脱靶量滞后的问题,设计了一种基于非线性跟踪微分器和机动目标“当前”统计模型的滞后补偿方法。根据光电跟踪平台中目标脱靶量的产生机理,将脱靶量滞后等效为纯延迟环节和采样保持环节的串联,利用非线性跟踪微分器得到滞后脱靶量的跟踪信号及其微分信号。在此基础上,采取直接预测补偿法处理延迟环节,从而估计出不含延迟的脱靶量信号,并利用滞后脱靶量和跟踪信号的间距自适应调整非线性跟踪微分器的参数。根据机动目标的“当前”统计模型建立离散状态方程,采用修正的瑞利分布描述目标加速度的“当前”概率密度,从而估计在采样保持阶段的目标脱靶量,实现对采样保持环节的补偿。实验结果表明:所提方法将单位阶跃响应的超调量由基于自适应最小均方差补偿方法及基于卡尔曼滤波补偿方法的19.4%和13.7%降低至2.5%;所提方法能有效补偿延迟环节和采样保持环节,提高光电跟踪平台的目标跟踪精度。 展开更多

关键词 光电跟踪平台 脱靶量滞后 非线性跟踪微分器 直接预测补偿 “当前”统计模型

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基于状态重构的吸气式高超声速飞行器鲁棒反演控制 被引量：5

11

作者 卜祥伟 吴晓燕 +1 位作者 马震 张蕊 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期314-319,355,共7页

针对吸气式高超声速飞行器参数不确定弹性体模型,仅考虑速度、高度和俯仰角速度可测的情况,提出了一种基于状态重构的鲁棒反演控制器设计方法。首先,将被控对象模型表示为严格反馈形式,分别采用动态逆和反演设计实际控制律和虚拟控制律... 针对吸气式高超声速飞行器参数不确定弹性体模型,仅考虑速度、高度和俯仰角速度可测的情况,提出了一种基于状态重构的鲁棒反演控制器设计方法。首先,将被控对象模型表示为严格反馈形式,分别采用动态逆和反演设计实际控制律和虚拟控制律;其次,引入反正切跟踪微分器来简化虚拟控制律求导运算,并用于对弹道角和攻角进行状态重构;最后,为了保证反演控制器的鲁棒性,基于非线性-线性跟踪微分器,设计了一种新型非线性干扰观测器,可实现对模型不确定项的精确估计和补偿。仿真结果表明,所提策略取得了较高的状态重构精度,控制器能够克服模型不确定项的影响,且能保证速度和高度对参考输入的稳定跟踪。 展开更多

关键词 吸气式高超声速飞行器 鲁棒反演控制器 反正切跟踪微分器 状态重构 非线性-线性跟踪微分器 非线性干扰观测器

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基于SMDO-TLC的高超声速飞行器姿态控制 被引量：5

12

作者 邵星灵 王宏伦 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1568-1575,共8页

针对高超声速飞行器快时变、强耦合以及存在参数不确定和外部干扰情况下的姿态控制问题,同时考虑到执行机构动态和输入受限,提出了基于滑模干扰观测器-轨迹线性化(SMDO-TLC,Sliding-Mode Disturbance Observer-Trajectory Linearization... 针对高超声速飞行器快时变、强耦合以及存在参数不确定和外部干扰情况下的姿态控制问题,同时考虑到执行机构动态和输入受限,提出了基于滑模干扰观测器-轨迹线性化(SMDO-TLC,Sliding-Mode Disturbance Observer-Trajectory Linearization Control)的高超声速姿态控制方法.首先,引入二阶线性微分器(SOLD,Second-Order Linear Differentiator)的概念,通过理论分析指出了当前TLC中采用一阶惯性+伪微分器求取输入指令的微分信号时会存在与SOLD类似的峰值现象,随后利用韩式跟踪微分器求取姿态标称指令及其微分信号,可有效解决过渡过程中执行机构饱和问题;接着,分别在姿态和角速率回路设计二阶滑模干扰观测器,利用符号函数积分来重构内外回路的复合干扰,在此基础上设计补偿控制律,以实现姿态控制器设计.仿真结果表明,所提出的方法能够克服时变干扰及气动参数大范围摄动的影响,同时兼具良好的动态特性与静态品质,能够满足高超声速飞行器的快时变、高精度以及强鲁棒的控制需求. 展开更多

关键词 高超声速飞行器 轨迹线性化(TLC) 非线性跟踪-微分器(TD) 执行机构饱和 二阶滑模干扰观测器(SOSMDO)

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BTT导弹块模型的鲁棒自适应设计 被引量：22

13

作者 胡云安 晋玉强 +1 位作者 查旭 崔平远 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期225-230,共6页

针对BTT导弹的非线性模型,给出了其适合用backstepping设计方法的块控模型。充分利用系统的结构特点,结合块控原理、backstepping设计方法、鲁棒控制和自适应控制方法,提出了一种鲁棒自适应控制器的设计方法。允许系统中的每一个子块都... 针对BTT导弹的非线性模型,给出了其适合用backstepping设计方法的块控模型。充分利用系统的结构特点,结合块控原理、backstepping设计方法、鲁棒控制和自适应控制方法,提出了一种鲁棒自适应控制器的设计方法。允许系统中的每一个子块都存在不确定性,采用非线性跟踪微分器减小了backstepping设计中的"计算膨胀"问题,并且避免了系统控制矩阵未知时控制器可能的奇异问题,证明了系统的状态跟踪误差和参数误差指数收敛于原点的一个邻域。最后给出的仿真结果显示了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 BTT导弹 非线性跟踪微分器 鲁棒自适应 BACKSTEPPING 块控

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分布控制的乘坐式仿形采茶原型机研制与试验 被引量：11

14

作者 赵润茂 卞贤炳 +5 位作者 陈建能 董春旺 武传宇 贾江鸣 毛明 熊永森 《茶叶科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期263-276,共14页

为提高茶鲜叶采摘机械的自动化水平以及采摘完整率,降低采茶机系统开发成本,缩短开发周期,本研究提出了机采茶蓬面割刀自动仿形方法和分布式快速控制原型机低成本开发方法,研制了仿形采茶样机,并开展室内和田间试验。仿形采茶机采用超... 为提高茶鲜叶采摘机械的自动化水平以及采摘完整率,降低采茶机系统开发成本,缩短开发周期,本研究提出了机采茶蓬面割刀自动仿形方法和分布式快速控制原型机低成本开发方法,研制了仿形采茶样机,并开展室内和田间试验。仿形采茶机采用超声波传感器,感知往复式割刀与茶树蓬面间的距离信息,通过丝杆实现仿形传动;利用Hampel滤波和低通滤波算法对距离信息在线预处理,剔除叶间空缺和割刀振动对茶蓬面真实高度估计的影响。为避免PD控制中数字差分对信号噪声的放大,设计了基于非线性跟踪微分器的仿形控制律PNTD。基于CAN总线网络和代码生成技术,实现多执行单元的分布式快速控制原型机并开展试验,室内多次阶跃测试结果表明,系统响应最大峰值时间为0.14 s,最大超调量为3.6%;田间试验结果表明,割刀覆盖区嫩梢平均采收率92.01%,芽叶完整率82.6%,杂质率6.4%,一芽三叶及以下嫩梢占87.91%。研制的分布式控制仿形采茶原型机作业有效,所采茶鲜叶满足大宗茶机采技术标准和后续加工工艺要求。 展开更多

关键词 采茶机 仿形 分布式控制 快速控制原型 非线性跟踪微分器

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蓄压分配燃油系统轨压控制试验研究 被引量：1

15

作者 华海德 马宁 +2 位作者 马捷 张桂臣 王亚伟 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期75-80,共6页

基于串级控制设计了轨压-电流双闭环控制器,采用非线性跟踪微分器改进了传统的PID控制算法并用于轨压的反馈控制;研究了试验中的轨压剧烈波动现象和轨压剧烈波动机理,提出了变频控制避免轨压剧烈波动的方法,给出了驱动频率的计算方法。... 基于串级控制设计了轨压-电流双闭环控制器,采用非线性跟踪微分器改进了传统的PID控制算法并用于轨压的反馈控制;研究了试验中的轨压剧烈波动现象和轨压剧烈波动机理,提出了变频控制避免轨压剧烈波动的方法,给出了驱动频率的计算方法。油泵试验台进行的试验表明:所提出轨压控制算法能使轨压在稳态工况下波动控制在±1MPa以内,瞬态无超调;变频控制可以避免共轨系统轨内发生波的干涉。 展开更多

关键词 内燃机 蓄压分配共轨系统 非线性跟踪微分器 波的干涉 变频控制

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一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统扰动抑制方法研究 被引量：13

16

作者 李海涛 房建成 +1 位作者 韩邦成 魏彤 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期2199-2205,共7页

为了抑制谐波减速器运动误差对双框架控制力矩陀螺伺服系统速率平稳性的影响,提出一种角加速度反馈的控制方法。建立了带有谐波减速机构的陀螺框架系统的数学模型,对谐波减速器的运动误差进行了分析。通过设计非线性微分跟踪器得到加速... 为了抑制谐波减速器运动误差对双框架控制力矩陀螺伺服系统速率平稳性的影响,提出一种角加速度反馈的控制方法。建立了带有谐波减速机构的陀螺框架系统的数学模型,对谐波减速器的运动误差进行了分析。通过设计非线性微分跟踪器得到加速度信号构成加速度反馈,对谐波减速器运动误差所造成的速率波动进行抑制。对框架伺服系统进行仿真,仿真结果证明了该控制方法的有效性,在双框架磁悬浮控制力矩陀螺原理样机上进行了实验验证,实验结果表明,在5度/秒的转速情况下,使框架转速波动量减小了59%,显著提高了转速精度。 展开更多

关键词 双框架控制力矩陀螺 谐波传动 非线性跟踪——微分器 加速度反馈

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