摘要：针对固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFCs)中的气体供应系统进行自适应滑模控制研究,实现氢气与氧气的分压恒定且相等来保护电解质不受损伤,从而达到延长电池寿命、保护电堆、稳定输出电压的目的。建立了考虑系统内部参数摄动与外部不确定干扰等因素的SOFCs气体分压动态模型,并针对该模型中干扰上界未知的情况设计了自适应滑模控制器。将遗忘因子和修正算法引入对干扰上界的估计中,解决了传统自适应滑模控制器中参数估计值恒增的问题。通过引入边界层,在控制律中用饱和函数替代符号函数以减小抖振。仿真结果表明,设计的自适应律在干扰上界存在较精确的先验信息时能够达到较好的控制效果,对干扰的抑制作用明显,加入边界层后系统抖振得到削弱。

摘要：针对熔化极气体保护焊中电流与弧长非线性时变系统难以建立精确的模型,且在焊接过程中,系统存在各类不确定因素并易受到内外界扰动的问题,提出一种改进的无模型自适应控制方法。首先,设计了带有可测与不可测干扰以及不确定因素的动态线性化泛模型,采用参数估计算法在线估计伪偏导数,引入干扰观测器实时补偿逼近内外界扰动和不确定因素;进而,通过构建准则函数设计出弧长系统的控制律通,在此基础上,得到改进的无模型自适应控制方案;最后,证明了该方法的鲁棒稳定性。仿真结果表明:与现有无模型自适应控制方案相比,所提出方法具有良好的跟踪性能和更快的响应速度;当焊接过程中遇到可测和不可测干扰以及不确定因素时,所提出的控制方法具有更强的鲁棒性,从而确保了焊接过程中弧长的稳定和较好的控制品质。

摘要：针对Buck变换器这类具有强非线性与负载随机突变等特点的系统,考虑数字控制实现的工程需求,在传统终端滑模控制的基础上,提出了一种离散终端滑模控制策略。首先,在完成离散终端滑模控制器设计的基础上,进行了系统稳定性分析。随后,对离散终端滑模控制和离散线性滑模控制这2种控制器作用下的输出跟踪误差进行了分析。最后,将提出的方法应用于Buck变换器输出电压稳定控制上并进行仿真,从输出电压的稳态误差,稳定时间和控制器输出抖振等方面与传统离散线性滑模控制的效果进行了对比。结果表明:离散终端滑模控制能有效提高系统的动静态特性及抗扰能力。

摘要：针对Sawyer电机驱动的平面定位台的多轴精密定位问题(X、Y和θz轴),提出了一种新的部分无传感控制方法。用激光干涉仪检测定位台一个方向上的平移运动和摆动,并构建相应的闭环控制;同时,应用滑模观测器估计另一个方向上的平移运动并构建对应轴的闭环控制。在此基础上,通过实验从开环控制、多轴全闭环控制及部分无传感控制三方面对比了定位性能。实验结果表明:采用部分无传感控制,多轴平面定位台的重复定位精度达到亚微米(0.25μm)级;部分无传感控制下的动子行程与开环控制相同(X轴300mm、Y轴300mm),远大于基于多轴位置传感的全闭环控制下的动子行程(X轴100mm、Y轴100mm);获得的结果可满足应用设计要求。

摘要：以两轮移动机器人(TWMR)为对象,针对机器人的非线性模型分别设计控制机器人平衡和位置的区间二型模糊逻辑控制器(IT2 FLC).针对区间二型模糊规则中参数难以设定的问题,通过改进的量子粒子群算法(LTQPSO)优化区间二型模糊集参数,并给出优化算法的流程图.针对区间二型模糊逻辑控制器和一型模糊逻辑控制器(T1 FLC)对平衡和位置的控制效果进行对比.进一步考虑质量不确定和位置扰动对两种控制器控制效果的影响.仿真结果表明, IT2 FLC可以有效地达到设定的控制目标,与T1 FLC相比, IT2 FLC拥有更好的处理不确定性的能力以及更强的抗扰动能力.

摘要：在分析传统虾形6轮机器人机械结构的基础上,结合实际作业要求提出一种新型虾形轮式隧道电缆巡线机器人.研究了新型机器人的机械结构设计及各主要组成部件的功能,并采用Admas与Matlab联合仿真技术搭建虚拟样机仿真实验平台,对机器人的平衡控制、斜坡行驶、跨越典型障碍等能力进行仿真分析.结果表明:机器人在保留传统虾形6轮机器人越障及环境适应能力的同时,还具有较强的自平衡控制能力,更适用于电缆隧道巡检作业环境,验证了该机器人机械结构及控制算法的合理性和可行性,为样机系统的进一步开发提供了技术参考.

摘要：针对现有处理输入受限非线性系统的方法计算过程复杂,误差大的特点,提出了一种有限时间稳定的控制器分段设计方法。在控制设计过程中,采用加幂积分法设计镇定系统的非饱和有限时间控制器,而当该控制器的输出超过给定的有界上限输出时,利用泛函的知识证明了系统此时也是有限时间稳定的,同时证明了分段点的存在性,给出了对应参数的选取规则,从而实现了输入受限问题的分段处理。仿真结果验证了该方法的有效性。

摘要：针对一类具有外部扰动的非线性系统,提出了一种自适应模糊跟踪控制方法.首先,利用模糊逻辑系统逼近系统未知的非线性函数,并设计了一个模糊状态观测器来估计系统的不可测状态.其次,通过指定性能函数,使系统的跟踪误差能够约束在指定范围内.然后,利用Backsteping方法结合包含对数函数的Lyapunov泛函,设计了一个基于事件触发条件的自适应模糊控制器.基于Lyapunov稳定性理论和信号是半全局一致最终有界的.最后,通过一个数值仿真例子验证了所提出方法的有效性.

摘要：针对Boost电路PFC变换器电流内环输入电流易畸变、不能完全正弦化的问题,设计了离散滑模变结构控制策略,用趋近律方法对电流环趋近段的动态过程进行分析和设计;首先提出了电压外环比例-积分控制器(PI控制器),然后采用模型预测控制器(MPC)改进性能,以输出预测值与参考轨迹序列误差的绝对值作为性能指标,针对带约束的动态矩阵控制问题进行了仿真研究。将主从控制结构应用于变换器,比较了基于滑模控制的Boost电路PFC变换器的两种控制策略。通过仿真验证了数字双环控制策略的合理性,并证明了后种策略更能消除电压环对电流环的恶化影响以提升系统动态响应性能。

摘要：针对Cuk变换器在硬开关工作模式下开关损耗大、传输效率低、di/dt和du/dt较大以及电磁干扰严重等不足,研究了一种基于零电压转换(ZVT)软开关技术的隔离式Cuk变换器系统。详细分析了隔离式Cuk变换器的软开关工作过程,计算了变换器和ZVT软开关电路的参数,研制了一台额定输出功率为500W的带ZVT软开关的新型单相单级隔离式Cuk高频开关电源样机。实验结果表明:变换器中的开关管均工作于软开关模式,与硬开关工作模式相比,有效减少了开关损耗,减小了di/dt和du/dt,降低了电磁干扰,提高了开关变换器的效率,从而验证了本文提出的方法和参数设计的合理性。