1.针对一类参数未知的非线性离散时间动态系统，提出了一种新的基于神经网络的MMAC方法。首先，将系统分为线性部分和非线性部分。针对系统线性部分采用局部化方法逮立多个固定模型覆盖系统的参数范围，在此基础上，建立自适应模型来提高系统性能；针对系统非线性部分建立非线性神经网络预测模型来邏近系统的非线性。然后，针对每个子模型设计相应的擅制器。最后，设计基于误差范数形式的性能指标函数对控制器进行硬切换。仿真结果表明，所提出的MMAC方法与传统的在参数空间均匀分布的MMAC方法相比能显著提高非线性系统的暂态性能。2针对一类具有参数跳变的非线性离散时间动态系统，提出子一种基才聚类方法和神经网络的MMAC方法，首先，采用模糊c均值聚类算法对系统先验数据进行分类处理，再分别对每类数据采用RLS算法建立多个固定模型。在此基础上，建立两个白适应模型来提高系统响应速度和控制品质，建立神经网络预测模型来补偿系统非线性。然后，分别针对相应的子模型设计线性鲁棒自适应控制器和神经网络控制器。最后，采用基于信号有界和测量误差的性能切换指标对控制器进行切换，并证明闭环系统的稳定性。仿真结果表明，所提出的算法能更好地解决非线性系统发生参数跳变问题，使得系统具有良好的控制品质3.针对MMAC方法中的模型库优化问题，考虑系统实际运行数据，提出了种基于相似度准则和设置最大模型数的动态优化模型库方法。该方法能对新数据进行综合考量并判断是否应该将该数据纳入子模型建模，并通过设置最大模型数来确保系统用最少的子模型就能保证系统的控制性能。仿真结果表明，所提出的算法能极大地减少子模型数量且具有较好的控制效果。关键词：非线性系统；多模型方法；自适应控制；模糊聚类；神经网络
标签： 自适应控制
上传时间： 2022-03-11
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倒立摆系统是研究控制理论的一种典型实验装置，具有成本低廉，结构简单物理参数和结构易于调整的优点，是一个具有高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性的不稳定系统。在控制过程中，它能有效地反映诸如稳定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等许多控制中的关键问题，是检验各种控制理论的理想模型。迄今人们己经利用经典控制理论、现代控制理论以及各种智能控制理论实现了多种倒立摆系统的控制稳定倒立摆系统的最初研究开始于二十世纪五十年代，麻省理工大学电机工程系设计出单级倒立摆系统这个实验设备。后来在此基础上，人们又进行拓展，产生了各式各样的倒立摆：有悬挂式倒立摆、平行倒立摆、环形倒立摆、平面倒立摆倒立摆的级数有一级、二级、三级、四级乃至多级：倒立摆的运动轨道可以是水平的，也可以是倾斜的：倒立摆系统已成为控制领域中不可或缺的研究设备和验证各种控制策略有效性的实验平台。同时倒立摆研究也具有重要的工程背景：如机器人的站立与行走类似双倒立摆系统：火箭等飞行器的飞行过程中，其姿态的调整类似于倒立摆的平衡。由于倒立摆系统与双足机器人、火箭飞行控制有很大相似性，因此对倒立摆控制机理的研究具有重要的理论和实践意义。而就这两方面而言，从目前的研究情况来看，大部分研究成果又都集中在第面即倒立摆系统的稳定控制的研究早在上个世纪五十年代，国外就开始了倒立摆的研究，我国学者也从80年代初开始倒立摆系统的研究。1966年 Schaefer和 Cannon应用bang-bang控制理论，将一个曲轴稳定于倒置位置，实现了单级倒立摆的稳定控制，在60年代后期，作为一个典型的不稳定严重非线性证例，倒立摆的概念被提出，并将其用于检验控制方法对不稳定、非线性和快速性系统的控制能力，受到世界各国许多科学家的重视，寻找不同的控制方法实现对倒立摆的控制。目前，倒立摆的控制方法可分如下几类
上传时间： 2022-04-05
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随着科技的发展，四轴飞行器在现代生活、工业等领域应用愈来愈多。本文采用二阶滑模控制算法将姿态角度和角加速度控制设计成一个环，改进了一般的双闭环控制方式。设计完成了电机驱动电路、无线通信、传感器模块、遥控器的硬件设计以及四轴飞行器的实物制作。
标签： 四轴飞行器
上传时间： 2022-05-07
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双足步行机器人（Biped Walking Robot）是一种仿人机器人，是移动式机器人领域中一类重要的仿生系统。双足步行机器人作为一种移动式机器人，它与轮式，履带式机器人相比有许多优点与优越性。由于双足步行机器人的行走具有独特的适应性和拟人性，其行走控制成为当今研究的热点。步行运动模式与运动控制是影响双足步行机器人技术进步的重要问题，也是双足步行机器人成功而有效地实现稳定步行的理论基础和技术关键。本文针对双足步行机器人步行模式生成与步行控制相关问题进行了研究，并在虚拟现实的实验环境中实现了机器人以给定步行模式的行走。取得的主要科研成果有：第一：基于平面倒立摆线性模型的双足步行机器人步行运动模式生成。本文对双足步行机器人的动力学模型进行了简化，采用平面倒立摆的线性化模型作为双足步行机器人步行模式生成的简化模型。设计了基于倒立摆线性化模型步行模式生成算法，对双足步行机器人前向行走，侧向行走与拐弯行走的腰部重心位置轨迹与速度轨迹进行了规划。对于双足步行具有双脚作支撑期的特点，本文采用了七次多项式插值，分两阶段对具有双脚支撑期的步行运动的腰部运动轨迹进行规划，实现了期望的运动模式。第二：基于小脑模型控制器的双足步行机器人逆运动学控制系统。本文针对双足步行机器人腿部逆模型求解问题，提出一种基于小脑模型连接控制网络CMAC（Cerebellar Model Articulation Controller）的机器人逆运动学控制方法。机器人腿部正运动学模型采用Denavit-Hartenberg方法进行建模，在建立双足步行机器人正运动学模型基础上，设计了基于CMAC的控制系统。系统采用两个CMAC直接控制机器人的腿部运动。两个CMAC逆模型控制器分别逼近步行机器人支撑腿与摆动腿的逆模型，实现了对腰部运动轨迹的跟踪控制。第三：基于虚拟现实环境的双足步行机器人行走控制实验。
上传时间： 2022-06-19
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首先，本文分析了双足机器人动态步行过程的运动学特征。即分析双足步行机器人连杆的位置和姿态与各个关节角之间的关系。包含双足机器人动态步行的正运动学与逆运动学特性。其中，针对双足步行机器人的逆运动学问题，使用了解析法与数值法进行求解，并对上述两种方法进行了对比。其次，在针对双足机器人动态步行过程运动学特性的分析基础上，推导出双足步行机器人零力矩点（ZMP）的计算公式，该公式称为ZMP基本方程。ZMP基本方程描述了机器人ZMP与机器人质心之间的关系。在此基础上，使用拉格朗日方法建立了双足步行机器人的动力学模型，其中包括单脚支撑阶段与双脚支撑阶段的动力学模型。为了方便得到双足步行机器人的步行模式，使用桌子——小车模型模拟机器人动态步行。使用该等效模型与2MP基本方程，本文设计了基于ZMP的双足机器人动态步行模式生成算法。生成步行模式之后，将机器人关节角时间序列带入机器人动力学模型计算，可以得到关节力矩时间序列。关节驱动器按照力矩时间序列控制关节运动即可实现动态步行。但是，考虑到数值计算等因素导致的误差累计，本文同时基于桌子—一小车模型设计了动态步行稳定控制器，该控制器的作用是通过修正期望ZMP轨迹调节机器人躯干的倾斜角度。最后，基于本文所设计的双足步行机器人逆运动学问题求解算法、动态步行模式生成算法与步行稳定控制器所组成的控制系统，采用开放源代码动力学引擎0pen Dynamic Engine 进行仿真验证。首先在三维虚拟环境中建立了双足步行机器人虚拟样机模型，其次设计了零重力环境下刚体运动实验与双足动态步行实验。验证了本文针对双足步行机器人动态步行所设计的控制方法的有效性。
上传时间： 2022-06-19
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针对现有方法的不足，本文从太阳能光伏阵列的输出特性出发，针对光伏阵列本身具有非线性、时变性和无法建立精确的数学模型的特征，以及传统模糊控制与PID控制难以满足精度高、鲁棒性好的要求，提出了一种基于模糊PID控制的最大功率点跟踪控制策略，并采用升压斩波电路（Boost电路）实现MPPT功能本文首先介绍了太阳能光伏发电系统的组成和分类，分析了光伏阵列的工作特性，接着分析了Boost电路在光伏发电系统中的实现，最后概述了太阳能最大功率点跟踪的模糊控制策略中几种控制器的基本原理，利用Matlab/simulink进行仿真，分别搭建了PID控制器、模糊控制器以及模糊PID控制器的模型，将这几种控制器应用于光伏发电系统。仿真结果表明，模糊PID控制方法不仅能快速响应外界环境的变化、有效消除传统模糊控制下最大功率点处的振荡现象，而且弥补了在PID控制下系统调节过渡时间较长的缺点，使光伏系统始终工作在最大功率点，提高了光伏系统的效率。
上传时间： 2022-06-21
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本文档描述了基于飞思卡尔电机控制专用的数字信号控制器MC56F8274S的三相交流感应电机矢量控制方案。三相交流感应电机因为其结构简单、工艺成熟、造价低廉、无电刷、维护简单、鲁棒性强等优点，被广泛应用于工业控制中。如水泵、风机、压缩机、制冷系统中。为了实现三相交流感应电机的调速，需要对电机提供电压幅值和频率可变的交流电，一般使用由数控开关逆变器构成的三相变频器。电机的控制算法大体分为两类，一类是标量控制，如被广泛应用的VF恒压频比控制。另一类被称为矢量控制或磁场定向控制（FOC），相对于标量控制，矢量控制全面提升了电机驱动性能，比如矢量控制实现了转矩和磁链的解耦控制、全转矩控制、效率更高且提高了系统的动态性能。基于飞思卡尔电机控制专用的数字信号控制器MC56F82748的三相交流感应电机矢量控制是一个面对客户和工业应用的设计方案。低成本和高可靠性是两个关键的考量指标。为了减小系统成本，我们采用了单电阻电流采样方案。为了减少系统对参数的依赖，我们使用了闭环的磁链估算方案，提升了系统稳定性和鲁棒性。本文档介绍了基本的电机控制理论，系统的设计理念，硬件设计、软件设计，包括FreeMASTER可视化软件工具。
上传时间： 2022-06-24
上传用户：bluedrops
摘要：针对永磁同步电机速度估算及定子电阻变化引起的稳定性问题，根据模型参考自适应控制法的原理，在同步旋转坐标系下，提出永磁同步电机转速估算与定子电阻辨识的自适应律，建立永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统及定子电阻在线辨识的数学模型.通过控制系统简化，确定调速控制系统中电流调节器与速度调节器的传递函数，并对电流调节器与速度调节器的控制增益进行了设计.仿真结果表明：控制系统对定子电阻变化鲁棒性好，转速估算与速度调节精度高，验证了本控制系统的可行性.关键词：永磁同步电机；无速度传感器；矢量控制；模型参考自适应；定子电阻；在线辨识；控制增益
上传时间： 2022-06-25
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本课题采用了基于高频电压信号注入法的永磁同步电动机的无传感器矢量控制方法，此种方法利用内置式电机的凸极性的特性，适合于电机在低速运行状态下对转子位置和转速进行估算，对运行中的电机参数变化不敏感，系统具有较强的鲁棒性。本文采用了以内置式电动机为研究对象，首先分析了永磁同步电动机的结构和数学模型，并介绍了矢量控制坐标变换方法、空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）。进而阐述高频电压信号注入法的原理，建立数学模型。然后提出高频电压信号注入的方式，通过对载有转子位置信息的高频信号进行处理，对转子的磁极位置和转速等信息进行估计计算。本文还通过使用Matlab/Simulink仿真平台，建立了基于高频信号注入法原理的永磁同步电动机的无传感器控制仿真模型，实验结果验证了此种算法的可行性。最后通过使用德州仪器公司生产的TMS320F28335为核心芯片，搭建了控制系统电路，并同时介绍了系统的电源电路、控制电路、电流检测电路、电流保护电路等硬件电路。另外对控制算法中的主要部分，包括PWM中断程序、矢量控制程序、数字滤波器的算法都进行了介绍。最后的实验结果表明，这种无传感器的矢量控制方法适用于电机在低速时的控制要求，动态性能较好，能够准确跟踪转子的实际位置，估算转子转速，控制系统的鲁棒性较好，实现了无传感器控制的实验目的。
上传时间： 2022-06-30
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磁悬浮技术具有无摩擦、无磨损、无需润滑以及寿命较长等一系列优点，在能源、交通、航空航天、机械工业和生命科学等高科技领域有着广泛的应用背景。随着磁悬浮技术的广泛应用，对磁悬浮系统的控制已成为首要问题。本设计以PID控制为原理，设计出PID控制器对磁悬浮系统进行控制。在分析磁悬浮系统构成及工作原理的基础上，建立磁悬浮控制系统的数学模型，并以此为研究对象，设计了PID控制器，确定控制方案，运用MATLAB软件进行仿真，得出较好的控制参数，并对磁悬浮控制系统进行实时控制，验证控制参数。最后，本设计对以后研究工作的重点进行了思考，提出了自己的见解。PID控制器自产生以来，一直是工业生产过程中应用最广、也是最成熟的控制器。目前大多数工业控制器都是PID控制器或其改进型。尽管在控制领域，各种新型控制器不断涌现，但PID控制器还是以其结构简单、易实现、鲁棒性强等优点，处于主导地位。
上传时间： 2022-07-19
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