摘要：为了提高有刷直流电机低速控制的精确性,设计了基于扰动补偿的有刷直流电机转速自适应滑模控制器。首先,针对转速模型中摩擦力在转速快速变化过程中体现的快变特性和在线估计困难的特点,采用Stribeck稳态摩擦力模型,通过离线辨识模型参数的方式计算摩擦力;其次,针对负载扭矩等扰动的慢变特性,设计了扰动观测器对其进行在线估计,并证明了估计误差的有限时间收敛性及有界性;最后,设计了自适应滑模控制器对扰动进行补偿和误差反馈校正,进而实现精确的转速跟踪控制,并在Lyapunov稳定性框架下证明了闭环系统的稳定性。该控制器的开关增益仅与扰动观测器估计误差的上界相关,避免了一般滑模控制方法采用高增益来提高控制精度的问题,从而能够大大减小系统输入抖振现象,有利于工程实现。所提方法的稳态误差分别为PI、传统滑模控制器稳态误差的46%、63%,响应时间在0.15s以内,远小于PI、传统滑模控制器的响应时间,通过正弦参考信号跟踪实验,验证了所提方法在瞬态工况下具有很好的控制效果。实验结果表明,所设计的控制器能有效抑制摩擦力及负载扰动对电机控制带来的影响,能显著改善电机控制的稳态和瞬态性能,并且该方法能大大减小控制输入的抖振问题。

摘要：八旋翼微型飞行器的不确定性导致很难获得稳定的控制。鉴于此,提出一个稳定的八旋翼微型飞行器的姿态控制策略以适应系统的不确定性因素和外部干扰。首先,采用区间二型模糊神经网络来逼近八旋翼微型飞行器动力学模型中的非线性和不确定性函数。然后,用李诺夫稳定性定理证明闭环系统的渐近稳定性,并利用对区间二型模糊神经网络和滑模控制增益进行在线调整。仿真结果表明,基于区间二型模糊神经网络的自适应滑模控制器能够保证在不确定性因素和有外部干扰的情况下保证八旋翼微型飞行器控制系统的良好性能,与传统的自适应滑模控制器及基于区间一型模糊神经网络的滑模控制器相比,性能显著提高。

摘要：研究平面二级倒立摆系统稳定性和速度特性优化问题,由于倒立摆系统的外界扰动的不确定性,建立平面二级倒立摆的数学模型,应用变结构控制理论(SMC)和模糊逻辑系统设计了自适应滑模控制器,把趋近律和切换控制的模糊化相结合,采用模糊系统调整趋近速率的大小,在加快趋近速度的同时用模糊逼近切换控制,为减少控制量的抖振和优化控制系统,同时倒立摆控制具有了滑模控制对外界扰动和参数摄动的不变性。进行仿真的结果验证了控制器的稳定性,表明控制器系统能保证在不同的运行条件下具有快速性和鲁棒性。

摘要：对Stewart平台的运动轨迹进行准确的控制,有助于提高其工作效率和工作过程的安全性。对此,提出了采用自适应滑模控制器对Stewart平台运动轨迹控制的方法。首先,从Stewart平台的结构分析出发,求取了其各支腿上所受的弹力,通过Stewart平台中上、下平台的角速度计算了其各链接点产生的速度和加速度矢量,并在此基础上推导出了Stewart平台的运动学方程。然后,根据Stewart平台的运动误差,计算出了理想作用力,且设计了针对干扰量的自适应控制律。在滑模面的基础上,设计了用于减少抖动的控制律,通过该控制律构建了自适应滑模控制器,以对Stewart平台的运动轨迹进行控制。最后,利用本文方法和干扰观测控制器,控制Stewart平台按照目标轨迹运动,与干扰观测控制器相比较,本文方法所得的运动轨迹在X,Y,Z轴三个方向上产生的运动误差分别降低了38.64%,25.00%和37.37%。由此表明,本文方法对Stewart平台运动轨迹的控制更具优良的效果。

摘要：在大型热连轧机传动领域,交流电机作为传动电机取代直流电机已经是必然的发展趋势。交流异步电机凭借低成本、质量小、易操作、结构简易、运行可靠、易于维护、能够用于易燃易爆等恶劣环境等优点,在大型热连轧机主传动领域受到广泛青睐。针对大功率低转速的热连轧机异步传动电机设计模型预测转矩控制系统,并设计负载转矩观测器对速度外环控制器做前馈补偿。仿真实验结果表明,该控制系统能够有效地对热连轧机异步传动电机进行控制,具有较快的响应速度和较高的稳定性。

摘要：由于动力学方程的非线性、四转子的轻量化和不稳定性等原因和现实情况,加上内、外扰动和参数不确定性等因素,使得四转子控制器的设计成为当今研究的热点。本文提出一种基于神经网络的自适应滑模控制器来控制四转子的高度。四转子高度的误差和误差导数是神经网络的输入,高度滑动面变量是输出。神经网络根据四转子的条件自适应地估计滑动面变量,并将四转子的高度设为期望值。用李雅普诺夫理论证明了该控制器的稳定性,证明了系统的所有状态都达到了滑动面,并保持在滑动面内。通过对比和仿真,验证了所提出的控制方法的优点。

摘要：为解决现有微创血管介入手术机器人导丝定位精度低与力信息获取难的问题,提出了一种具有可以快速消毒、能获取导丝末端阻力、导丝定位精度高等优点的新型导丝递送机构。首先针对介入手术的实际需求,设计了一款血管介入手术机器人递送机构原型;然后进行了机器人系统的动力学模型简化与计算;最后设计了一种新型模糊滑模控制器,并在导丝递送位置性能测试实验平台上输入多种典型信号,对系统的导丝递送位置精度进行试验研究。试验结果表明,输入不同的正弦信号,所给出的控制器可以大幅度提高系统的导丝递送位置控制性能,对于提高微创血管介入手术机器人的安全保障机制提供了重要的参考和试验基础。

摘要：对并联结构的运动轨迹进行准确、平稳的控制,有利于提高其工作效率。对此,设计了一种3-RPR冗余驱动并联机构控制方法。首先,在不同的两个坐标系中,利用移动副和转动副组成的3条支链,设计了一种3-RPR冗余驱动并联结构,以克服3-RPR非冗余驱动并联机构存在的奇点效应。求取了3-RPR冗余驱动并联结构中各驱动机构、关节点的速度以及加速度方程,以分析其运动学。然后,以预设轨迹和实际轨迹间的误差为依据,构建了滑膜面方程。利用滑膜面方程求取了参考速度与加速度,定义了自适应滑模控制器,求取了驱动力。最后,采用自适应滑模控制器与神经网络控制器对不同预设轨迹进行了追踪实验,在对简单预设轨迹追踪时,本文方法比神经网络控制器在水平、垂直方向上的追踪误差减少了48.15%和44.91%。在对复杂预设轨迹追踪时,本文方法比神经网络控制器在水平、垂直方向上的追踪误差减少了28.69%和28.80%。说明本文方法对3-RPR非冗余驱动并联机构的运动控制特性较好,能够对其运动轨迹进行准确的控制。

摘要：该文研究了一套电磁悬浮主动隔振系统,并设计了相应的自适应滑模隔振算法。考虑该主动隔振系统的复杂特性,采用有限元法对其进行磁路分析,将计算结果与理论模型进行比较,并通过引入不确定项获取更加准确的改进模型。在此基础上设计了自适应滑模隔振控制律,该控制律具有较强的鲁棒性,有效地抑制了模型的强非线性以及参数不确定性所带来的影响,且设计中无需预知振源的振动形式。仿真表明了整套隔振系统具有较强的低频隔振能力。

摘要：为了提高电液伺服系统对目标位置的跟踪效果,本文设计了电液伺服系统自适应位置控制方法。通过液压缸不同腔室的压力推到了系统的流量方程,采用活塞的位移,建立了液压缸的动力学方程,通过LuGre模型准确描述了系统工作过程中摩擦力的特性,进而推导出了系统的简化模型。采用神经网络方法获取电流与输出压力的关系,通过系统内部变量的观测值,构造了摩擦补偿因子,进而得出自适应滑模控制器。通过对目标位置的跟踪实验,对所设计方法的控制有效性进行了验证。验证结果显示,本文所设计方法能够控制电液伺服系统准确跟踪目标位置。