时变滞后扰动不确定线性系统的鲁棒稳定性分析

时变滞后扰动不确定线性系统的鲁棒稳定性分析

一、时变滞后摄动不确定线性系统鲁棒稳定性分析(论文文献综述)

刘凯悦[1](2021)在《复杂系统的解耦内模与事件触发故障补偿控制》文中研究表明随着社会的发展以及科学技术的进步,过程工业领域中对于控制品质的要求越来越高。同时,由于设备元器件数量以及系统复杂度的增加,使具有高品质性能的控制器设计愈发具有挑战性。本文针对过程工业被控对象具有多变量、强耦合、时滞、右半平面(Right Half Plane,RHP)零点、未知非线性、系统资源有限以及执行器易发生故障的特点,当存在外界干扰以及模型参数不确定时,开展倒置解耦(Inverted Decoupling)内模控制(Internal Model Control,IMC)方法以及事件触发(Event-triggered)控制方法的研究。本文主要工作如下:1、将倒置解耦方法推广到带有多时滞、多RHP零点的多维复杂系统中,首次对解耦器存在的必要条件进行了理论分析与推导,在满足该条件前提下讨论了解耦矩阵元素的设计步骤以及可实现性问题,并提出了针对右半平面零点的近似补偿方法;所提出的方法不受系统形式的限制,同时适用于方形系统以及非方形系统,且解耦器具有计算简单、形式灵活的优点;2、将传统的巴特沃斯(Butterworth)滤波器进行改进,设计改进型巴特沃斯滤波器,并将改进前与改进后滤波器的特性进行对比分析,表明了改进型滤波器具有更好的调节性能,可以实现闭环系统跟踪性能与鲁棒性的良好折衷,并分析滤波器设计参数变化对系统性能的影响;随后利用内模控制的经典结构,将改进型巴特沃斯滤波器作为内模滤波器,进行内模控制器的设计,并基于闭环系统性能研究控制参数选取方法;3、将分数阶理论引入到内模滤波器的设计中,设计了分数阶改进型巴特沃斯滤波器;进而考虑实际计算机控制系统的需要,对滤波器离散化方法进行研究,得到了离散分数阶改进型巴特沃斯滤波器;之后基于被控过程离散传递函数矩阵模型,利用内模控制结构对控制器进行设计,提出了基于分数阶改进型巴特沃斯滤波器的离散内模控制器。分数阶滤波器的引入更加精确地满足了内模滤波器阶次的要求;4、考虑过程工业系统中的非线性特性,利用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络实现对未知非线性函数的逼近,并通过预设性能指标误差变换将误差始终约束在预设的性能指标函数边界内。结合切换阈值事件触发机制(Switching Threshold Event-triggering Mechanism,SWT-ETM)设计自适应神经网络事件触发控制器(Event-triggered Controller,ETC),使系统误差能够始终按预设性能指标收敛的同时可以降低系统通信压力,减小执行器负担;5、对于系统执行器可能发生的未知故障,利用自适应方法对故障参数加权求和的上界进行估计,能够避免直接对故障参数估计所造成的系统震荡;在设置执行器冗余的条件下,结合切换阈值事件触发机制设计自适应神经网络事件触发故障补偿控制器。由于事件触发机制的引入可以降低系统通信负担,减少执行器不必要的操纵,从而所提出的控制方法对执行器故障成功补偿的同时也尽量降低潜在执行器故障的发生率,提高执行器工作的可靠性。

钟天铖[2](2020)在《机床进给传动系统参数估测和伺服控制研究》文中指出本文针对机床进给传动系统中存在的参数变化和建模误差等问题,提出了相应的在线参数估测和伺服控制方法,旨在提高进给传动系统在不同运行条件下的跟踪性能和稳定性。近年来,高速加工快速发展,为了保证进给传动系统在高速运行时的跟踪精度,需要尽可能地提高控制系统的闭环带宽。然而,当闭环带宽接近或者超过共振模态的自然频率后,参考轨迹和外部干扰可能会激发共振模态,引起的结构振动将影响跟踪精度,致使加工品质降低。另一方面,运行条件的改变还将导致进给传动系统的参数变化,例如工作台的运动会改变动态刚度,而工件材料的去除或者增加则会引起等效质量的变化。对于控制系统来说,如果设计控制器时只考虑名义模型,那么这些参数变化往往会恶化跟踪性能,甚至会破坏闭环稳定性。此外,随着运行速度的提高,建模误差对控制系统的影响也愈发显着。因此,对机床进给传动系统来说,迫切需要针对其参数变化和建模误差提出相应的控制算法,在提高闭环带宽的同时,抑制结构振动和外部干扰。针对进给传动系统中的参数变化,本文采用了鲁棒控制和增益调度控制提高了控制系统的跟踪性能和稳定性。在滚珠丝杠传动系统中,因为工作台位置影响着动态刚度,所以共振模态的自然频率将随着工作台运动发生变化,进而恶化控制系统的跟踪性能和稳定性。为了考虑工作台运动的影响,针对滚珠丝杠传动系统建立了不确定模型,将变化的一阶轴向共振模态的频率响应视为频域不确定性,并通过加权函数表示。根据所建立的不确定模型,采用μ综合技术设计了鲁棒控制器,其最小化了闭环系统的结构奇异值,使控制器在整个工作台行程内实现了鲁棒性能和鲁棒稳定性。此外,为了使闭环系统的性能能够在时域内进行调节,在标准控制结构中引入了参考模型,从而可以通过调节参考模型实现指定的时域性能。为了进一步处理工件质量对控制系统的影响,提出了增益调度鲁棒控制器的设计方法,通过综合鲁棒控制和增益调度控制,同时考虑了工件质量和工作台位置。在设计鲁棒控制器时,将工件质量作为不确定性,使用μ综合技术保证控制系统对不确定工件质量的鲁棒性能和鲁棒稳定性。虽然将参数变化视为不确定性的鲁棒控制器能够保证闭环稳定性,但是其也会对控制系统的性能有一定的限制,而增益调度控制能够实时地处理参数变化,进一步提升性能。因为工作台位置可以直接由编码器测量得到,所以其可以作为调度参数用于调度控制器的增益。当工作台处于不同位置时,分别设计对应的鲁棒控制器,通过对这些鲁棒控制器的传递函数系数进行插值,获得与工作台位置相关的增益调度鲁棒控制器。采用参数依赖的Lyapunov函数进行了稳定性验证,从理论上保证了插值增益调度控制器在运行条件变化时的闭环稳定性。在机床运行时,工件质量通常难以实时测量,如果其变化范围较大,将其作为不确定性设计的鲁棒控制器为了确保闭环稳定性,通常无法实现满足要求的跟踪性能。因此,针对此类参数变化,提出了一种新的在线参数估测方法,并根据估测结果实时调度控制器增益,消除了参数变化对控制系统跟踪性能的影响。在设计参数估测器时,提取了状态空间模型中由参数变化引起的摄动,将其作为额外的系统状态,建立了扩张状态空间模型。针对扩张状态空间模型设计扩张状态观测器,可以实时估测摄动项,从而实现了参数变化的在线估测。相应地,基于扩张状态观测器,设计了带双积分器的状态反馈伺服控制结构,消除了匀速运行阶段的跟踪误差,并且更好地抑制了外部干扰。考虑到传统的基于模型控制方法均无法避免建模误差的影响,提出了适用于进给传动系统的数据驱动控制方法,直接由频率响应数据设计H∞最优控制器。控制器选用了二自由度控制结构,由反馈控制器、前馈控制器和固定控制器组成。通过在初始控制器处线性化,将基于频率响应数据的H∞优化问题中凸-凹约束条件转化为了凸约束条件,构建了矩阵不等式用于求解优化问题。此外,对不同形式控制器的求解方法也进行了讨论,并将控制算法扩展到了带参考模型和多重数据不确定性的情况。上述提出的控制算法均在不同实验设备中与常用的经典控制算法和现有的先进控制算法进行了比较,分析和实验结果验证了所提出方法的先进性和有效性。

刘玉燕[3](2020)在《线性自抗扰控制方法及其压水堆功率控制研究》文中认为随着国内核电占比升高,在电力消纳不足,负荷波动较大,新能源接入增加,优质调峰电源有限的地区,若核电厂不参与调峰,系统将面临严重的调峰压力。国内绝大部分核电厂采用压水堆,压水堆是一个非线性、时变被控对象,存在较大不确定性和多种扰动。压水堆功率控制系统是核电厂调峰运行的关键系统,而现有压水堆功率控制系统,难以在不同功率水平和燃耗下,实现快速、平顺调节。因此,有必要尽快开展可取得良好性能的先进控制方法研究。线性自抗扰控制(Linear Active Dsturbance Rejection Control,LADRC)可以处理具有大范围及复杂结构不确定性的系统,具有结构简单,整定参数少,扰动抑制能力强,鲁棒性好等优点,已取得许多成功的应用。但对于非线性、时变系统,在工况大幅度变化时,常规LADRC控制品质有待提高。针对上述问题,本文在充分利用压水堆被控对象非线性机理模型信息的基础上,改进LADRC的线性扩张状态观测器(Linear Extended State Observer,LESO)和PD控制律设计,给出了模型辅助的LADRC参数整定方法。然后结合部分反馈线性化(Partial Feedback Linearization,PFL)和T-S模糊理论,系统地解决了压水堆被控对象非线性和参数时变等特性,给LADRC设计带来的挑战。论文主要工作如下:1.针对压水堆功率控制问题,给出了压水堆功率控制的模型辅助线性自抗扰控制器设计与参数整定方法。从等效方框图和控制器增益逼近角度分析了模型辅助LADRC和PID之间的参数对应关系,通过典型被控对象验证了模型辅助LADRC在跟踪性、抗扰性、测量噪声抑制能力以及鲁棒性方面比PID控制的优势。2.针对压水堆动力学特性和功率输出可测的特点,提出了基于降阶扩张状态观测器(Reduced-order Extended State Observer,RESO)的压水堆功率自抗扰控制。频域分析表明,在相同带宽下,能够加快LESO的观测速度,提高相位裕度,且使得参数整定更容易。首先从压水堆非线性模型推导出用于控制器设计的带有“总扰动”项的相对功率二阶模型。然后在控制器设计时结合变量代换方法,避免了将功率输出的导数项作为RESO的输入。进一步探讨了基于RESO的LADRC与PID的参数对应关系。最后采用压水堆非线性、时变模型,验证所设计的控制器性能,仿真结果表明,RESO对各种不确定性和扰动均具有良好的估计能力,基于RESO的LADRC和LQG/LTR相比,响应更快、抗扰能力更强。3.针对压水堆被控对象的非线性特点,提出了基于部分反馈线性化理论的LADRC设计方法。首先利用PFL理论,从压水堆非线性模型,推导出用于LADRC设计的带有“总扰动”项的线性二阶模型。然后针对此模型,设计了带有模型信息的LADRC,并基于Barbalat引理证明了闭环系统稳定性。最后仿真分析表明,所提PEL-LADRC复合控制器在各功率水平下,均具有良好的跟踪性、抗扰性和鲁棒性。4.针对现有压水堆T-S模糊模型构建方法的局限性,提出了 T-S模糊机理模型建模方法和基于运行数据的T-S模糊模型参数辨识方法,并给出了基于T-S模糊模型的前馈-自抗扰复合控制器设计方案,系统地解决了压水堆被控对象非线性、参数时变、冷却剂温度与堆功率水平的耦合效应和外部扰动等给LADRC设计带来的挑战。仿真结果表明,不管T-S模糊模型是从机理模型导出,还是从运行数据辨识所得,基于相对功率变化量和棒速作为前提变量的模糊模型设计的前馈-线性自抗扰控制器在全工况条件下均具有良好的控制性能,且LESO带宽较低。

茹启龙[4](2020)在《植保机变流量喷施控制方法研究》文中研究说明植保机作为智慧农业精细化生产管理的有力工具,在农作物综合防治方面应用广泛,特别是对于精准按需施药的喷施流量控制环节发挥着重要的作用。在田间喷施作业的过程中,由于药液管道的泄漏量、药液的液体体积弹性模量等参数受植保机工况变化的影响较大,并且喷施系统客观存在元件磨损老化、喷头堵塞和液压油泄露等难以估计的复杂情况,当前植保机普遍存在着粗放式喷施以及对施药流量的调整响应滞后现象,引起药液浪费和环境污染等问题。本文针对以柱塞泵为核心的植保机喷施系统进行研究,充分考虑田间复杂多变的作业环境下喷施系统的不确定性,深入研究植保机的喷施流量精准控制,根据不同层次和农艺标准的植保机市场需求,设计植保机变流量喷施控制器。首先,分析了喷施系统不确定性产生的来源以及柱塞泵主轴与植保机动力轴同轴连接驱动方式对喷施参数的影响。选取柱塞泵变量活塞的位移和速度、变量斜盘的受力,以及电液伺服阀的阀芯位移为状态变量,以参数摄动的形式建立了考虑不确定性和外部扰动的喷施系统四阶状态空间模型。其次,针对结构简单的直接以柱塞泵排量调整喷施流量的低成本植保机,设计了鲁棒性强的喷施流量控制器,弥补了传统PID控制方法对于参数摄动等不确定性较为敏感的不足。对鲁棒稳定性进行了证明,并转化为满足鲁棒H?性能指标的线性矩阵不等式求解控制器参数。在此基础上,对于特定的农艺指标需要保持喷雾压力在某一恒定值以保障喷嘴雾化分布效果的需求,继续研究更高工艺品质的恒压变流量喷施控制。根据在恒定的压差下流量正比于阀口开度的特性,提出了由柱塞泵保持喷雾压力稳定,并配合电动调节阀的阀口开度调整来实现恒压变流量喷施的控制方法。以调节阀的开度误差及其变化率为依据制定模糊规则,设计了阀口开度的模糊自整定PID控制器,对药液管道的节流条件进行调整。最后,对上述变流量喷施控制方法进行仿真验证,模拟了多种工况下植保机变流量喷施的过程。结果表明所设计的控制系统响应速度快且具有较强的鲁棒性,满足了在一定范围参数摄动和外部扰动下,不同成本和农艺指标植保机的智慧农业精准变流量喷施需求。实现了针对结构简单的低成本植保机根据行驶速度实时精准的对喷施流量进行调节,以及针对更高品质农艺需求的植保机根据作业环境信息综合决策并进行恒压变流量喷施的控制,有效地提高了农药利用率。

王帆[5](2020)在《机载星跟踪器稳定跟踪技术研究》文中认为星跟踪器主要应用于飞机的惯导/天文全天时组合导航系统,作用是通过计算飞机与恒星的相对位置关系,并依靠双星或多星切换的方式来补偿惯导的累计误差。由于飞机在飞行过程中姿态不断变化且机身会因为发动机和气流等原因产生抖动,星跟踪器需要具备载体扰动隔离能力以保证星图质量和完成对目标恒星的持续跟踪。因此,从功能上来看,星跟踪器可以视为一个需要不断切换跟踪目标的光电稳定平台。其中,星跟踪器的跟踪性能由视轴稳定性能和目标跟踪性能决定,而其切换和搜索目标的效率则取决于视轴稳定性能和位置控制精度。本文将分别对星跟踪器的视轴稳定、位置控制和目标跟踪等三个方面进行深入研究,并通过改进控制结构的方式来提高星跟踪器系统的性能。首先将对星跟踪器的系统组成及结构进行介绍,并在此基础上分析扰动耦合原理和目标相对位置与脱靶量之间的关系,为相关传感器的利用提供理论支撑。建立星跟踪器平台模型,并分析载体扰动隔离原理;根据星跟踪器的功能需求,分别提出用于稳像和目标切换的双闭环控制回路,为后文的控制结构优化打下基础。在视轴稳定方面,本文提出两种设计方案:1)对星跟踪器采用的间接稳定方案原理进行阐述,提出间接稳定控制所需解决的三个主要问题:匹配滤波、微分测速噪声和扰动抑制,在此基础上提出自抗扰控制加低通滤波器的设计方案,并通过仿真说明这一方案会降低系统鲁棒性,而这种鲁棒性的降低不但会恶化系统的跟踪性能,还会限制控制增益的提高。为了防止这种鲁棒性损失,提出一种基于扰动观测原理的噪声观测器,并与自抗扰控制相结合。噪声观测器具有三个特点:一是噪声观测器不需要精确的模型对象,可以通过参数整定进行调谐;二是噪声观测器的滤波作用可等效为一个低通滤波器,因此可以替代低通滤波器完成高频噪声滤除和匹配滤波任务;三是在系统中加入噪声观测器不会降低系统的鲁棒性。采用自抗扰控制加噪声观测器方案使星跟踪器视轴稳定精度提升了约1倍,跟踪性能提升了约40%。2)由于添加噪声观测器会降低自抗扰控制的扰动抑制能力,且算法复杂度较高,因此提出一种鲁棒降阶自抗扰控制方案。鲁棒降阶自抗扰控制由降阶自抗扰控制加改进降噪扰动观测器组成,前者的主要作用是提高自抗扰控制的扰动抑制能力,后者主要用于改善降阶自抗扰控制的鲁棒性和噪声抑制能力,并同时完成匹配滤波功能。此外,通过理论分析说明了改进降噪扰动观测器提高降阶系统鲁棒性的机理。与噪声观测器方案和经典自抗扰控制相比,鲁棒降阶自抗扰控制的视轴稳定精度提升了1倍以上。针对星跟踪器需要高效切换和搜索目标的问题,提出带有滑模组件的自抗扰位置控制方案。首先,针对扩张状态观测器对于时变扰动存在扰动估计误差较大的问题,提出基于总和扰动估计微分的改进方法,将低频扰动的估计精度提升了约12dB。针对由于模型参数摄动及建模误差引起的控制增益估计不准导致的扰动抑制能力和鲁棒性损失问题,提出带有滑模组件的反馈在控制率,并利用扰动估计微分替代扰动估计来设计时变滑动增益以避免由于较大扰动引起的系统抖震。实验结果表明,改进扩张状态观测器具有更强的扰动估计能力,且所设计滑模组件相比前人设计更不易引起抖震,添加滑模组件后系统的鲁棒性显着提升,扰动抑制能力和正弦跟踪精度提升了约1倍,且换向误差显着减小。针对星跟踪器跟踪回路的扰动抑制和脱靶量延时问题,提出基于预测结构扩张状态观测器的跟踪控制方案。在总结前人提出的状态预测算法的基础上,结合系统的扩张模型,提出扩张状态预测算法,并与扩张状态观测器相结合组成预测结构扩张状态观测器。理论分析和实验结果均表明,扩张状态预测算法能使系统状态收敛于更小的误差界内,预测结构扩张状态观测器能有效提升跟踪精度。

李晓雪[6](2020)在《不确定分布参数系统的稳定性分析与参数控制器设计》文中提出分布参数系统是以泛函微分方程、偏微分方程、偏微分-积分方程来描述的具有无穷多个自由度的系统。这类系统广泛存在于现代科学和工程系统中,如电磁场、温度场、弹性系统、空间飞行器、机器人、核反应堆等。内部摄动、外部噪声及参数辨识等都可造成模型的不确定性,系统的不确定性是普遍存在的,在很多情况下又是不可忽视的。有关不确定分布参数系统的稳定性分析和控制器设计方面成果丰硕。可是已有的一些方法在某些情况下仍然存在问题,有待进一步改进。例如,传统的代数方法分析系统稳定性时存在无限检验的问题;基于Jury-Madden判据的方法涉及分式计算,分析含有不确定参数系统时,复杂度较高;线性矩阵不等式(LMI)的方法在求解系统稳定的不确定参数时只能给出一些充分性的结果;基于LMI的控制器设计方法只能提供确定的控制增益等。本文基于Hurwitz判据、多项式判定系统和柱形代数剖分算法,研究了几类典型的2D不确定分布参数系统(以下简称2D系统)稳定性和控制器设计问题,提出了求解相关问题的显式、高效的方法。本文简化了现有的2D系统稳定性分析方法,把传统的不容易计算的稳定判定条件转化为判断多项式是否正定的条件,运用多项式判定系统、柱形代数剖分算法求解,给出了充分必要的结果。该方法也可以获得系统未知参数的完整稳定区域,以确保带有扰动的2D系统的稳定性。然后将提出的稳定性和鲁棒稳定性分析方法推广到镇定问题中,设计了一种通用的参数控制器。具体而言,根据2D系统的模型分类,本文主要工作如下:针对传递函数描述的2D线性离散系统,提出了一种基于Hurwitz判据的稳定性检验和鲁棒稳定性判定方法,并求解出系统鲁棒稳定参数区域。与其它代数方法不同,该方法是显式的,没有多项式的递归运算和分式计算,计算量小。该方法特别适用于处理含有不确定参数的系统稳定性问题。针对状态空间描述的连续和连续-离散2D线性系统,提出了容易计算的稳定性判定条件。对于不确定2D线性系统,给出了求解参数稳定区域的方法。与传统的频域方法中检验无限的频率点方法和LMI方法中只能提供一些充分结果的方法不同,本文给出的是有限检验方法,且结果是充分必要的。针对第二类Fornasini-Marchesini模型描述的2D线性离散系统,提出了简单高效的稳定性分析方法和通用的参数控制器设计方法。该方法基于柱形代数剖分算法和Hurwitz判据,简化了一些分析2D系统稳定性的现有方法。然后运用于设计参数控制器。该方法设计的参数控制器形式简单,可以求解出使系统稳定的控制增益范围,可以根据不同条件选择增益参数,优化系统性能,有广泛的实际应用价值。针对分数阶2D线性离散系统的稳定和镇定问题,给出了稳定性分析方法和求解控制增益参数区域的方法。该方法设计的控制器可以满足不同应用环境的要求。此外,该方法也可以分析不确定分数阶2D系统的稳定性。同时也扩展了只能分析分数阶2D正系统的LMI方法,有更广泛的应用范围。以工业生产中注入建模的批处理过程为例,建立了具有数据丢失和时变延迟的2D Roesser模型,给出了一种迭代学习控制设计方法。将批处理迭代学习控制问题转换为具有时变延迟的2D随机系统的稳定性分析的问题。基于LMI给出了该系统均方渐近稳定的判定条件,给出了求解迭代学习控制增益的方法。对不同数据丢失的情况进行了仿真,证明该方法的有效性。并与其它的方法做了比较,该方法有更好的控制效果。

程启芝[7](2020)在《非仿射非线性系统的自耦PD控制方法》文中指出近年来,非仿射非线性系统跟踪控制问题的研究与应用越来越受学者关注。在设计控制器时,系统控制输入隐含在表达式中,与系统状态非线性耦合在一起的非仿射特性,以及未知参数、外部扰动和测量误差等不确定因素,增加系统的控制难度。针对非仿射非线性系统的控制难题,论文采用一种基于自适应速度因子的自适应自耦PD(Auto Coupling PD,ACPD)控制方法研究跟踪控制问题。结合自抗扰控制方法的总和扰动定义、滑模控制方法的鲁棒稳定性优越和经典PD控制方法的结构简单的优点,未知非线性时变系统、非仿射非线性系统以及输入受限的非仿射非线性系统存在不确定因素,将未知系统内部和外部不确定性定义为总和扰动,对几类系统进行映射处理,进而构建了在总和扰动反相激励下的受控误差系统,使用一个与被控对象无关的速度因子构造控制器模型和整定规则,使得比例环节和微分环节内部紧密联系,从而形成一个功能各异目标一致的协同控制核心。基于复频域理论对系统进行稳定性分析,保证系统闭环控制系统的全局鲁棒稳定性。自适应自耦PD控制方法有以下特点:(1)系统模型中存在的不确定部分或是参数受扰情况,不需要重新设定PD控制器增益,响应速度和稳态误差精度不受影响。(2)速度因子将控制器的比例增益和微分增益联系在一起,根据被控系统从动态过程进入稳态过程的过渡过程时间来整定速度因子,且采用自适应速度因子,有效避免了凭经验整定参数的问题和动态初期的微分峰值现象。在MATLAB仿真平台进行实验,证明了自适应的自耦PD控制方法的可行性,应用在非仿射非线性系统控制中的有效性和良好的跟踪效果。该文方法结构简单,计算量小,响应速度快,控制精度高,抗扰动鲁棒稳定性良好,在非仿射非线性系统领域具有重要的应用价值。

陈尔康[8](2020)在《弹性高超声速飞行器的状态/参数估计与分层滑模控制》文中研究说明以美国的先进高超声速武器(Advanced Hypersonic Weapon,AHW)为代表的高超声速飞行器具有改变未来战争形态的潜力,是飞行器的一个重要发展方向。为满足高速和大射程的要求,这类高超声速飞行器都具有较大的长细比和较轻的结构质量,导致其弹性振动模态固有频率较低,与刚体运动模态频率接近,二者之间的耦合效应不可忽略。本文着眼于弹性振动对飞行器动态特性和飞行控制系统的影响,针对控制回路内传感器受弹性振动影响导致控制系统性能下降(甚至失稳)的问题,研究了弹性高超声速飞行器的动力学建模、刚体/弹性/控制耦合特性分析、状态/参数联合估计和姿态控制问题,主要包括以下几部分内容:首先,研究了弹性高超声速飞行器的动力学建模问题。通过引入瞬态坐标系克服了未变形飞行器固联坐标系的“准速度”问题,实现了质心运动与绕质心转动和弹性振动的解耦。在此基础上利用拟坐标形式的拉格朗日方法推导得到了完整动力学模型。并对完整动力学模型进行了简化和分析。为后续耦合特性分析、状态/参数估计算法和姿态控制方法研究奠定了基础。其次,分析了弹性高超声速飞行器的刚体/弹性/控制耦合特性。在开环的情况下分析了弹性模型的平衡点,并在平衡点处对模型进行线性化,然后运用线性系统理论完成了运动模态和频域特性分析。在此基础上,分别针对常用的PD控制和滑模控制分析了刚体/弹性/控制耦合特性,给出了姿态控制系统稳定性的分析结果。此外,还研究了刚体/弹性/控制耦合效应的抑制方法,对工程上常用的结构陷波器进行了改进,提出了有限记忆自适应结构陷波器,并通过仿真验证了该方法的有效性。最后针对弹性高超声速飞行器的参数不确定性,分析了刚体/弹性/控制耦合对系统鲁棒稳定性的影响。再次,研究了弹性高超声速飞行器的状态/参数估计问题,在不增加其他种类传感器的情况下,利用已有的陀螺量测信息对系统状态和参数进行估计。为提高估计精度,提出了一种传感器布置的优化算法,并计算得到了最优传感器布置方案。在此基础上,引入了一种新型的滚动时域估计算法,对其稳定性进行了分析,得到了算法稳定的充分条件。基于该充分条件提出了一种新型的基于QR分解的到达代价更新算法,仿真分析表明该算法能够有效提高估计精度和计算速度。最后,研究了弹性高超声速飞行器的姿态控制问题,设计了弹性高超声速飞行器的姿态控制系统。其中,滚转通道控制系统利用改进非奇异快速终端滑模控制方法和脉冲宽度调制器实现滚转角的稳定控制。纵侧向通道控制系统由滚动时域估计器、滑模干扰观测器和自适应分层滑模控制器组成。其中,滚动时域估计器根据陀螺的量测信号估计飞行器的当前状态和参数。滑模干扰观测器对包含高阶弹性模态、参数不确定性和外部扰动的综合干扰进行估计。自适应分层滑模控制器根据指令姿态和估计状态计算出舵偏,利用分层滑模控制的特点完成欠驱动系统的控制。仿真结果表明,在参数拉偏、存在外部扰动和考虑气动加热影响的情况下,弹性高超声速飞行器的姿态和弹性模态广义坐标均能快速收敛至目标值,姿态控制系统能够完成姿态控制和弹性振动抑制的控制目标。

杭晓晨[9](2019)在《大柔性飞行器气弹系统建模及稳定性分析》文中进行了进一步梳理高空长航时大柔性飞行器可用于执行侦察、监测、预警和通信中继等任务,具有广阔的发展潜力及应用前景,是临近空间飞行器重要的结构形式之一。为了提高气动效率、任务载荷,此类飞行器通常采用轻质复合材料,具有大展弦比柔性机翼。大柔性飞行器结构与气动荷载耦合形成的气动弹性问题,与传统飞机有很大区别,体现在结构变形较大、系统中不确定性因素突出、弹性振动与刚体模态产生耦合等方面。这些特点决定了以往的非定常气动力理论、气弹稳定性建模和分析方法可能并不再适用。因此,有必要发展新的气弹系统动力学建模和稳定性求解方法,为此类新型大柔性飞行器的结构设计与气弹分析提供支撑。在上述需求的牵引下,本文主要开展了以下研究工作:1、研究了大柔性飞行器气弹稳定性分析特征值问题的构造及求解方法。将控制理论中的结构奇异值理论应用到气弹系统的稳定性分析中,以来流动压为有界摄动量,构造状态空间域的系统矩阵和特征值问题,最终获得标称气弹稳定性边界。算例研究表明,相比于经典的频域颤振分析方法,该方法具有更好的精度,得到的稳定性边界与实验值更吻合。该方法作为本文后续气弹系统稳定性分析的理论基础。2、提出了一种具有统一形式的气弹系统状态空间建模方法。对几种常用的非定常气动力理论模型进行了推导,并结合有限元模型的状态空间方程,给出了建立于状态空间的气弹系统统一形式。在此统一形式的基础上,研究了气弹系统与控制系统的耦合、颤振模态追踪等问题。算例研究表明,该方法具有形式统一、易于多学科耦合、能够兼顾时/频域分析的优点。采用文本提出的基于左-右特征向量正交检验的模态追踪算法,能够比传统的基于MAC值的模态追踪算法更为准确地分辨大柔性飞行器结构颤振模态变化趋势。后续章节针对大柔性飞行器气弹稳定性的研究都采用了本章提出的统一状态空间建模方法。3、建立了基于非定常涡格法气动力理论的柔性飞行器结构时间步长推进仿真框架。提出了一种基于瞬时变形信息的时变无限板样条插值方法,基于此插值方法给出了非定常涡格法与梁单元有限元结构、壳单元有限元模型的耦合分析框架。为了构造气弹系统的时域离散状态空间方程以便进行稳定性分析,研究了基于UVLM非定常气动力的解析气弹灵敏度分析方法。算例研究表明,时变无限板样条插值相对于传统方法更符合实际情况,得到的气动荷载分布更为准确。基于链式法则的解析气弹灵敏度分析方法能够解决UVLM时间迭代仿真不易求解特征值的问题。采用了三种不同建模精度的大柔性飞行器结构模型,验证了基于UVLM气动力的气弹系统建模和稳定性分析方法的有效性。4、研究了基于结构奇异值理论的大柔性飞行器结构鲁棒颤振稳定性分析方法。推导了基于结构奇异值理论的气弹系统线性分式变换结构形式,并给出了考虑结构刚度/阻尼参数不确定性、模态参数不确定性、气动力参数不确定性的鲁棒气弹系统建模方法。算例研究表明,在构建标准P-Δ反馈系统时,将参数不确定性项提取为增广方程,可以显着降低代数推导工作量。在大展弦比长直机翼结构中,气弹稳定性对模态阻尼参数不确定性最为敏感,对于气动力参数不确定性较不敏感。由于计及了不确定性的不利取值影响,鲁棒颤振稳定边界总是小于标称颤振边界。将算例结果与文献值对比,证明了本文提出的基于结构奇异值理论的鲁棒气弹稳定性分析方法准确有效。5、研究了大柔性飞行器结构考虑刚弹耦合效应后的建模和稳定性分析方法。将平均轴系法与前文所述的气弹系统统一状态空间方程结合,发展了一种模态坐标下的刚弹耦合建模方法。通过定义合适的平均轴系,并假设整机瞬时质心不变,在飞行器平衡状态附近将刚体运动方程线性化,进而得到与弹性运动无耦合项的整机刚体运动方程。联合气弹系统统一状态空间模型,叠加得到考虑刚弹耦合的气弹系统控制方程。通过混合机翼体模型的仿真算例验证了考虑刚弹耦合效应后系统建模与稳定性分析方法的有效性。算例研究表明,考虑刚弹耦合效应后的全机自由模态基频小于约束的悬臂机翼模型的基频。刚弹耦合效应使得结构的稳定性边界降低,在本文采用的混合机翼体模型中,降幅达到了29.6%。体自由度颤振表现为刚体短周期模态与机翼对称一弯模态耦合诱发的颤振。

于思淼[10](2019)在《空间机械臂抓取过程半物理仿真系统关键技术研究》文中提出空间机械臂抓取过程半物理(HIL)仿真是地面模拟空间机械臂抓取过程,研究不同形式机械臂的抓取特性和对接初始条件等问题的重要手段。空间机械臂抓取过程半物理仿真系统由对接动力学模型和HIL仿真系统实物组成。研究抓取过程HIL仿真系统特性、探究提高系统模拟能力的方法是保证系统准确模拟抓取过程的关键。而基于机器人位置内环控制和力外环控制的形式使HIL仿真系统成为一个模型复杂、强耦合、存在许多不确定性和未知性的复杂系统;同时,空间机械臂抓取过程由捕获阶段、拖动阶段、姿态校正阶段和缓冲阶段组成,不同阶段具有不同的特点;使HIL仿真系统建模、分析、控制和补偿方法等关键技术的研究变得困难。对此,本文从以下几个方面进行研究:设计空间机械臂抓取过程HIL仿真系统。针对研究目的和要求,采用集中参数法的建模思想,将机械臂等效为六自由度质量-弹簧-阻尼系统,建立空间机械臂对接动力学模型。综合对接动力学模型、并联机器人模型和接触模型建立空间机械臂抓取过程HIL仿真系统模型。从系统参数配置关系、系统稳定条件和对接动力学频率模拟能力三个重要方面分析HIL仿真系统的特性,得到系统满足稳定性和模拟精度的关键结论。抓取过程中要求并联机器人具有较快的响应速度或较大的频宽以提高HIL仿真系统的稳定性和模拟精度。而抓取过程中并联机器人受力复杂且驱动系统参数时变,通常的基于模型的控制器较难设计。对此,提出设计基于无模型的模糊增量控制器应用在并联机器人控制中;其具有万能逼近特性,可以自行组织并联机器人支腿的速度和位置信息,由设计的隶属度函数和控制规则动态调节控制器的输出。与传统的控制方法相比,验证提出的控制策略对减小并联机器人动态响应延迟、提高HIL仿真系统模拟能力的有效性和优越性。HIL仿真系统中的两个力失真问题严重影响系统特性。1)力传感器测量延迟:提出基于Smith预测的力测量延迟补偿方法。该方法集成了一阶相位补偿模型和Smith预测模型,可有效补偿对接动力学频率范围内测量力的相位和幅值偏差;2)并联机器人动态响应延迟导致的接触力偏差:并联机器人动态响应延迟和并联机器人频宽与对接动力学频率的限制条件经常使系统不稳定或产生精度损失。为实现拖动阶段等过程的有效模拟,提出一种基于三自由度刚度-阻尼在线辨识的力和力矩补偿方法。考虑多自由度接触参数的时变特性,对三个互相垂直方向的刚度和阻尼进行在线辨识;建立六自由度力和力矩补偿模型用于补偿并联机器人动态响应延迟导致的接触力和力矩偏差,使用于对接动力学计算的力和力矩不受到延迟的影响。在并联机器人延迟较大或频宽较小的影响下,保证高接触刚度、高频运动的拖动阶段等过程的准确模拟。抓取的姿态校正阶段和缓冲阶段,当接触刚度很大时,由于存在延迟,机械臂为数学模型的HIL仿真系统会因为对接机构的接触刚度过大而不稳定。针对高刚度接触情况,提出将机械臂等效为六维弹簧实物模拟机械臂抓取过程的方法。将柔性机械臂刚度引入到物理接触环节中以降低系统的串联刚度,提升系统的稳定性,实现抓取过程模拟。建立HIL仿真系统模型并全面分析系统特性,得到系统满足稳定性和模拟精度的关键结论。针对多刚度-多阻尼-单质量的接触环境,提出基于过程参数在线辨识的离散域力补偿方法用于补偿并联机器人动态响应延迟导致的力偏差,改善HIL仿真系统特性并提高系统模拟能力。当机械臂刚度和接触刚度均较大时,机械臂等效为六维弹簧实物的HIL仿真系统在模拟抓取的缓冲阶段时仍会因为高刚度、低阻尼接触而不稳定。对此,提出用主动柔顺力控制方法模拟缓冲阶段。而接触环境中的二阶振荡环节和参数时变特性会严重影响力控制系统的稳定性和频宽;同时,系统中的噪声和并联机器人模型的不确定性也影响力控制特性。对此,提出采用μ理论设计鲁棒控制器应用在缓冲阶段力控制系统中,以提高力控制系统的鲁棒稳定性、频宽和抗干扰特性,实现缓冲阶段的有效模拟。

二、时变滞后摄动不确定线性系统鲁棒稳定性分析(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、时变滞后摄动不确定线性系统鲁棒稳定性分析(论文提纲范文)

(1)复杂系统的解耦内模与事件触发故障补偿控制(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 多变量系统解耦方法
    1.3 内模控制
    1.4 事件触发控制
    1.5 故障诊断与故障补偿控制
        1.5.1 故障诊断
        1.5.2 故障补偿控制
    1.6 本文主要研究工作
第二章 复杂多变量系统的倒置解耦方法
    2.1 引言
    2.2 经典解耦方法
        2.2.1 理想解耦
        2.2.2 简单解耦
        2.2.3 倒置解耦
    2.3 倒置解耦器的设计
        2.3.1 倒置解耦器的设计流程
        2.3.2 倒置解耦器的可实现性问题
        2.3.3 RHP零点的近似与补偿
    2.4 举例说明
    2.5 小结
第三章 基于改进型巴特沃斯滤波器的多变量系统倒置解耦内模控制
    3.1 引言
    3.2 内模控制的基本原理
        3.2.1 内模控制的基本结构
        3.2.2 内模控制的基本性质
        3.2.3 内模控制器的设计
    3.3 改进型巴特沃斯滤波器的设计
        3.3.1 标准型巴特沃斯滤波器的基本原理
        3.3.2 改进型巴特沃斯滤波器的基本原理
        3.3.3 改进型巴特沃斯滤波器的参数整定
    3.4 基于改进型巴特沃斯滤波器的多变量系统倒置解耦内模控制器设计
    3.5 鲁棒性分析
    3.6 仿真验证
    3.7 小结
第四章 基于分数阶改进型巴特沃斯滤波器的多变量系统离散倒置解耦内模控制
    4.1 引言
    4.2 分数阶改进型巴特沃斯滤波器的设计
        4.2.1 分数阶微分的基本理论
        4.2.2 分数阶改进型巴特沃斯滤波器的设计流程
        4.2.3 分数阶改进型巴特沃斯滤波器的稳定性分析
    4.3 基于分数阶改进型巴特沃斯滤波器的多变量系统离散倒置解耦内模控制器设计
        4.3.1 Z变换的定义
        4.3.2 离散倒置解耦内模控制器的设计
        4.3.3 离散倒置解耦器的可实现性问题
        4.3.4 离散滤波器的设计
    4.4 仿真验证
    4.5 小结
第五章 具有预设性能指标的非线性化工过程自适应神经网络事件触发控制
    5.1 引言
    5.2 非线性CSTR建模及预备知识
        5.2.1 连续搅拌反应釜的结构及工作原理
        5.2.2 CSTR模型建立
    5.3 具有预设性能指标的自适应神经网络事件触发控制器设计
        5.3.1 RBF神经网络原理与预备知识
        5.3.2 具有预设性能指标的误差变换
        5.3.3 自适应神经网络事件触发控制器设计
    5.4 稳定性与可实现性分析
        5.4.1 稳定性分析
        5.4.2 可实现性分析
    5.5 仿真验证
    5.6 小结
第六章 执行器故障时非线性化工过程自适应神经网络事件触发故障补偿控制
    6.1 引言
    6.2 执行器故障模型
    6.3 自适应神经网络事件触发故障补偿控制
        6.3.1 切换阈值事件触发机制设计
        6.3.2 自适应神经网络事件触发故障补偿控制器设计
    6.4 稳定性与可实现性分析
        6.4.1 稳定性分析
        6.4.2 可实现性分析
    6.5 仿真验证
    6.6 小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件

(2)机床进给传动系统参数估测和伺服控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 进给传动系统
    1.2 伺服控制系统
    1.3 存在的问题
        1.3.1 运行条件改变导致的参数变化
        1.3.2 经典控制方法的不足
        1.3.3 难以实时测量的参数变化
        1.3.4 建模误差
    1.4 本文目标
    1.5 课题来源
    1.6 论文结构
第二章 进给传动系统参数估测与伺服控制研究现状
    2.1 针对名义模型的控制方法
        2.1.1 跟踪控制
        2.1.2 振动抑制
    2.2 考虑参数变化的控制方法
        2.2.1 增益调度控制
        2.2.2 自适应控制
    2.3 在线参数估测方法
    2.4 数据驱动控制方法
    2.5 相关研究尚存在的不足
    2.6 总结
第三章 共振模态变化的滚珠丝杠传动系统鲁棒控制
    3.1 滚珠丝杠传动系统的不确定模型
        3.1.1 滚珠丝杠传动控制系统
        3.1.2 滚珠丝杠传动模型
        3.1.3 不确定模型
    3.2 鲁棒控制器设计
        3.2.1 带参考模型的μ综合控制器设计
        3.2.2 μ综合D-K迭代求解
    3.3 控制器调节
        3.3.1 参考模型选择
        3.3.2 加权函数调节
    3.4 基于扩张状态观测器的噪声滤波器
    3.5 实验设备参数辨识和控制器设计
        3.5.1 参数辨识
        3.5.2 不确定模型
        3.5.3 控制器设计
        3.5.4 系统分析
    3.6 实验结果
        3.6.1 噪声滤波器
        3.6.2 阶跃响应
        3.6.3 存在干扰时的轨迹跟踪
    3.7 总结
第四章 参数不确定和共振模态变化的滚珠丝杠传动系统增益调度鲁棒控制
    4.1 控制器设计方案
    4.2 滚珠丝杠传动系统的不确定线性参数变化模型
    4.3 插值增益调度鲁棒控制
        4.3.1 线性时不变鲁棒控制器
        4.3.2 增益调度鲁棒控制器
    4.4 稳定性验证
        4.4.1 参数依赖Lyapunov函数
        4.4.2 网格化求解与验证
    4.5 实例一,与线性时不变控制器比较
        4.5.1 控制器设计
        4.5.2 闭环稳定性验证
        4.5.3 频域分析和时域实验
    4.6 实例二,与增益调度控制器比较
        4.6.1 参数辨识与控制器设计
        4.6.2 频域分析
    4.7 总结
第五章 进给传动系统在线参数估测和状态反馈控制
    5.1 进给传动系统状态空间模型
        5.1.1 刚体模型
        5.1.2 柔性体模型
    5.2 参数变化造成的摄动
        5.2.1 刚体模型中的参数变化
        5.2.2 柔性体模型中的参数变化
    5.3 通过扩张状态观测器实现参数估测
        5.3.1 扩张状态观测器的设计
        5.3.2 估测误差分析
        5.3.3 扩张状态观测器的调节
    5.4 状态反馈控制器设计
        5.4.1 带双积分器的状态反馈伺服控制结构
        5.4.2 性能调节
        5.4.3 通过线性矩阵不等式求解H∞控制器
        5.4.4 权重调节
    5.5 仿真: 采用参数估测的柔性体模型增益调度状态反馈控制
        5.5.1 控制器和观测器设计
        5.5.2 参数变化的估测结果
        5.5.3 增益调度状态反馈控制
    5.6 实验验证
        5.6.1 控制器和估测器设计
        5.6.2 初始干扰补偿
        5.6.3 实验结果
    5.7 总结
第六章 进给传动系统的数据驱动二自由度控制
    6.1 二自由度控制结构与数据驱动控制
        6.1.1 二自由度控制结构
        6.1.2 数据驱动控制和线性矩阵不等式
    6.2 数据驱动二自由度控制
        6.2.1 H_∞优化
        6.2.2 数据驱动二自由度控制的优化问题
        6.2.3 矩阵不等式的求解
        6.2.4 控制器设计过程总结
    6.3 相关扩展
        6.3.1 时域性能要求
        6.3.2 多重数据不确定性
    6.4 加权函数调节
    6.5 控制器应用
        6.5.1 数据驱动控制器设计
        6.5.2 频域分析
    6.6 实验结果
        6.6.1 轨迹跟踪性能
        6.6.2 干扰抑制
    6.7 总结
第七章 全文总结与未来展望
    7.1 总结
    7.2 创新
    7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
鸣谢

(3)线性自抗扰控制方法及其压水堆功率控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号对照表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 压水堆控制系统及其局限性
        1.1.2 压水堆被控对象动态特性
        1.1.3 自抗扰控制的起源
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 现有压水堆控制概况
        1.2.2 自抗扰控制研究现状
    1.3 本课题的主要研究内容
第2章 模型辅助的自抗扰控制及其参数整定
    2.1 引言
    2.2 自抗扰控制特点
    2.3 LADRC控制系统描述
        2.3.1 被控对象描述
        2.3.2 系统扩张状态后的状态方程描述
        2.3.3 线性连续扩张状态观测器
        2.3.4 线性状态误差反馈控制律
        2.3.5 控制系统方框图
    2.4 LADRC的参数物理意义和整定
        2.4.1 控制系统的频带宽度
        2.4.2 ω_o的意义和选取
        2.4.3 ω_c的意义和选取
        2.4.4 LADRC参数整定
    2.5 本章小结
第3章 模型辅助LADRC和PID的参数关系
    3.1 引言
    3.2 方法一
        3.2.1 几个重要结论
        3.2.2 例题
    3.3 方法二
        3.3.1 鲁棒稳定性的度量
        3.3.2 例题
    3.4 本章小结
第4章 基于降阶状态观测器的压水堆功率自抗扰控制
    4.1 引言
    4.2 压水堆堆芯模型
        4.2.1 压水堆堆芯非线性模型
        4.2.2 模型变换
    4.3 基于RESO的LADRC
    4.4 仿真分析
        4.4.1 不同LADRC性能比较
        4.4.2 模型不确定性
        4.4.3 抗扰性
        4.4.4 鲁棒性
    4.5 本章小结
第5章 基于部分反馈线性化的压水堆功率自抗扰控制
    5.1 引言
    5.2 PWR堆芯非线性模型的PFL设计
    5.3 PWR的LADRC设计
    5.4 闭环系统稳定性
    5.5 控制性能评价
        5.5.1 跟踪性
        5.5.2 抗扰性
        5.5.3 鲁棒性
        5.5.4 比较
    5.6 本章小结
第6章 压水堆模糊建模及模糊自抗扰控制
    6.1 引言
    6.2 用于LADRC设计的非线性模型
    6.3 压水堆非线性系统的模糊建模
        6.3.1 非线性项的T-S模糊表示
        6.3.2 压水堆二阶非线性模型的T-S模糊近似
        6.3.3 基于运行数据的压水堆T-S模糊模型辨识
    6.4 基于T-S模糊模型的压水堆功率控制器设计
        6.4.1 基于T-S模糊模型的LADRC设计
        6.4.2 基于T-S模糊模型的前馈控制设计
    6.5 仿真分析
        6.5.1 基于非线性模型解析的模糊模型LADRC性能
        6.5.2 基于运行数据辨识的模糊模型LADRC性能
        6.5.3 基于两种模型构建方法所得控制器的性能比较
    6.6 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 研究结论
    7.2 未来工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的主要论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介

(4)植保机变流量喷施控制方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 精准变流量施药技术研究现状
        1.2.1 植保机的精准施药方式
        1.2.2 喷施参数决策及喷施效果
    1.3 论文研究内容及章节安排
第2章 喷杆喷雾式植保机及施药系统分析
    2.1 引言
    2.2 植保机的主要结构
    2.3 植保机喷施系统
        2.3.1 变流量喷施系统的主要结构
        2.3.2 变流量喷施工作过程
    2.4 斜盘式变量柱塞泵调节原理
        2.4.1 柱塞泵调节过程分析
        2.4.2 柱塞泵的驱动方式分析
    2.5 本章小结
第3章 植保机变流量喷施鲁棒控制
    3.1 引言
    3.2 植保机喷施系统建模
    3.3 喷施流量的鲁棒控制器设计
        3.3.1 植保机变量喷施系统的不确定性
        3.3.2 喷施流量鲁棒控制器设计
        3.3.3 鲁棒稳定性分析
    3.4 仿真研究
        3.4.1 仿真参数
        3.4.2 仿真研究与结果分析
    3.5 本章小结
第4章 植保机恒压变流量喷施控制
    4.1 引言
    4.2 恒压变流量控制方法研究
    4.3 仿真研究
        4.3.1 仿真参数
        4.3.2 仿真实验结果及分析
    4.4 本章小结
第5章 结论
    5.1 研究工作总结
    5.2 未来研究展望
参考文献
在学研究成果
致谢

(5)机载星跟踪器稳定跟踪技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 机载全天时天文导航系统研究现状
    1.3 机载光电稳定平台研究现状
    1.4 相关控制方法研究现状
        1.4.1 惯性稳定控制方法研究现状
        1.4.2 目标跟踪控制方法研究现状
    1.5 论文主要研究内容及结构安排
        1.5.1 论文主要研究内容
        1.5.2 论文结构安排
第2章 星跟踪器系统分析
    2.1 星跟踪器稳定方案选择
    2.2 星跟踪器系统组成及工作原理
    2.3 星跟踪器平台特性及原理分析
        2.3.1 星跟踪器角运动原理
        2.3.2 星跟踪器脱靶量与目标相对位置关系
        2.3.3 星跟踪器动力学模型
        2.3.4 星跟踪器扰动隔离分析
        2.3.5 双闭环回路控制技术
    2.4 本章小结
第3章 基于自抗扰控制和噪声观测器的视轴稳定技术
    3.1 间接稳定性能分析
        3.1.1 间接稳定原理
        3.1.2 匹配滤波
        3.1.3 微分测速噪声
    3.2 基于自抗扰控制的视轴稳定方法
        3.2.1 自抗扰控制原理
        3.2.2 改进自抗扰控制
    3.3 基于扰动观测原理的噪声观测器
        3.3.1 自抗扰控制直接加滤波器存在的问题
        3.3.2 扰动观测器原理
        3.3.3 噪声观测器
        3.3.4 噪声观测器控制系统的鲁棒稳定性分析
    3.4 试验结果与分析
        3.4.1 仿真分析
        3.4.2 实验验证
        3.4.3外场实验
    3.5 本章小结
第4章 基于鲁棒降阶自抗扰控制的视轴稳定技术
    4.1 降阶自抗扰控制的理论依据
    4.2 改进降噪扰动观测器
    4.3 改进降噪扰动观测器控制系统的鲁棒稳定性分析
    4.4 实验结果与分析
        4.4.1 仿真分析
        4.4.2 实验验证
    4.5 本章小结
第5章 带有滑模组件的自抗扰位置控制技术
    5.1 基于系统输出微分的扩张状态观测器
        5.1.1 基于系统输出微分的扩张状态观测器的提出
        5.1.2 两种扩张状态观测器的比较
    5.2 基于总和扰动估计微分的扩张状态观测器
    5.3 带有滑模组件的反馈控制律
        5.3.1 滑模控制基本原理
        5.3.2 滑模组件的设计
    5.4 实验结果与分析
        5.4.1 仿真分析
        5.4.2 实验验证
    5.5 本章小节
第6章 基于预测结构扩张状态观测器的跟踪控制技术
    6.1 延时对跟踪控制性能的影响
    6.2 预测结构扩张状态观测器
        6.2.1 经典状态预测算法
        6.2.2 改进状态预测算法
        6.2.3 基于扩张状态观测器的状态预测算法
        6.2.4 预测算法的分析
    6.3 实验结果与分析
        6.3.1 仿真分析
        6.3.2 实验验证
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 论文主要创新点
    7.3 现阶段存在问题及工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(6)不确定分布参数系统的稳定性分析与参数控制器设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 工作背景和意义
    1.2 2D系统及其稳定性的研究现状
    1.3 参数控制器和迭代学习控制的研究现状
        1.3.1 参数控制器的研究现状
        1.3.2 迭代学习控制的研究现状
    1.4 预备知识
        1.4.1 稳定性研究的基础方法
        1.4.2 柱形代数剖分
        1.4.3 多项式判定系统
    1.5 本论文主要贡献与创新
    1.6 本论文的结构安排
第二章 基于传递函数描述的2D系统稳定性与鲁棒稳定性分析
    2.1 引言
    2.2 数学描述
    2.3 主要结果
        2.3.1 基于传递函数描述2D离散系统稳定性分析
        2.3.2 基于传递函数描述2D离散系统鲁棒稳定性分析
    2.4 实例分析
    2.5 本章小结
第三章 基于状态空间描述的2D连续系统和连续-离散系统稳定性分析
    3.1 引言
    3.2 2D连续系统稳定分析
    3.3 2D连续离散系统稳定分析
    3.4 实例分析
    3.5 本章小结
第四章 第二类Fornasini-Marchesini模型鲁棒稳定性分析和参数控制器设计
    4.1 引言
    4.2 第二类Fornasini-Marchesini模型稳定性分析
    4.3 第二类Fornasini-Marchesini模型鲁棒稳定性分析
    4.4 第二类Fornasini-Marchesini模型参数控制器设计
    4.5 实例分析
    4.6 本章小结
第五章 分数阶2D系统稳定性分析和参数控制器设计
    5.1 引言
    5.2 问题描述
    5.3 分数阶2D系统稳定性分析
    5.4 分数阶2D系统参数控制器设计
    5.5 实例分析
    5.6 本章小结
第六章 基于Roesser模型描述的2D随机系统稳定性分析与迭代学习控制.
    6.1 引言
    6.2 问题描述和2D系统的描述
        6.2.1 问题描述
        6.2.2 2D系统描述
    6.3 2D随机系统稳定性分析和控制器设计
        6.3.1 2D随机系统稳定性分析
        6.3.2 2D随机系统ILC控制器设计
    6.4 实例分析
    6.5 本章小结
第七章 全文总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果

(7)非仿射非线性系统的自耦PD控制方法(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 非仿射非线性系统国内外研究现状
        1.2.1 自适应控制方法
        1.2.2 滑模控制方法
        1.2.3 自抗扰控制方法
        1.2.4 PID控制方法
    1.3 全文内容及章节安排
第二章 经典PD控制方法与自耦PD控制方法
    2.1 经典PD控制方法
        2.1.1 经典PD控制原理
        2.1.2 经典PD控制方法的局限性
    2.2 自耦PD控制方法
        2.2.1 自耦PD控制器模型
        2.2.2 速度因子的物理本质
        2.2.3 自适应速度因子
        2.2.4 仿真实例
    2.3 本章小结
第三章 非仿射非线性系统映射与自耦PD闭环控制系统稳定性分析
    3.1 未知非线性时变系统映射
    3.2 非仿射非线性系统映射
    3.3 输入受限的非仿射系统映射
    3.4 自耦PD闭环控制系统稳定性分析
    3.5 本章小结
第四章 自耦PD闭环控制系统仿真与分析
    4.1 未知非线性时变系统自耦PD控制方法仿真
    4.2 非仿射非线性系统自耦PD控制方法仿真
    4.3 输入受限的非仿射非线性系统自耦PD控制方法仿真
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结和创新
    5.2 展望
参考文献
致谢
附录A (攻读硕士学位期间发表论文目录)
附录B (攻读硕士学位期间参与项目)

(8)弹性高超声速飞行器的状态/参数估计与分层滑模控制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文背景及研究目的和意义
    1.2 弹性飞行器动力学建模的研究现状
    1.3 弹性飞行器耦合特性分析的研究现状
    1.4 状态/参数估计方法的研究现状
    1.5 高超声速飞行器控制方法的研究现状
    1.6 主要研究内容和章节安排
第2章 基于瞬态坐标系的动力学建模
    2.1 引言
    2.2 基本假设
    2.3 坐标系的定义与转换
        2.3.1 坐标系的定义
        2.3.2 坐标系的转换
    2.4 瞬态坐标系下动力学方程的建立
        2.4.1 矢量表示与微分法则
        2.4.2 矢量关系
        2.4.3 拉格朗日方程
        2.4.4 动能
        2.4.5 势能
        2.4.6 阻尼耗散能
        2.4.7 动力学方程
    2.5 结构与气动参数模型的建立
        2.5.1 结构参数模型的建立
        2.5.2 气动参数模型的建立
    2.6 动力学模型的简化与分析
        2.6.1 完整动力学模型的简化与分析
        2.6.2 纵向平面动力学模型
    2.7 仿真分析
    2.8 本章小结
第3章 刚体/弹性/控制耦合特性分析
    3.1 引言
    3.2 数学模型
    3.3 刚体/弹性耦合特性分析
        3.3.1 配平特性分析
        3.3.2 动态特性分析
    3.4 刚体/弹性/控制耦合特性分析
        3.4.1 机理分析
        3.4.2 基于PD控制的刚体/弹性/控制耦合特性分析
        3.4.3 基于滑模控制的刚体/弹性/控制耦合特性分析
    3.5 刚体/弹性/控制耦合抑制方法
        3.5.1 结构陷波器
        3.5.2 有限记忆自适应陷波器
    3.6 刚体/弹性/控制耦合的鲁棒稳定性分析
        3.6.1 结构奇异值方法
        3.6.2 刚体/弹性/控制耦合的不确定性建模
        3.6.3 数值仿真与分析
    3.7 本章小结
第4章 基于QR分解的状态/参数滚动时域估计
    4.1 引言
    4.2 估计模型
    4.3 传感器布置方案设计
        4.3.1 问题描述
        4.3.2 传感器位置优化
    4.4 滚动时域估计的基本原理
        4.4.1 全信息估计
        4.4.2 滚动时域估计
    4.5 滚动时域估计算法的稳定性分析
        4.5.1 定义与基本假设
        4.5.2 稳定性分析
    4.6 基于QR分解的到达代价更新方法
    4.7 数值求解方法
    4.8 滚动时域估计的仿真分析
        4.8.1 纵向平面滚动时域估计的仿真分析
        4.8.2 纵侧向运动滚动时域估计的仿真分析
    4.9 本章小结
第5章 弹性高超声速飞行器的自适应分层滑模控制
    5.1 引言
    5.2 控制模型与策略
        5.2.1 控制模型
        5.2.2 考虑振动抑制的控制策略
    5.3 基于非奇异快速终端滑模的滚转通道控制器设计
    5.4 基于滑模干扰观测器的纵侧向通道自适应分层滑模控制器设计
        5.4.1 滑模干扰观测器设计
        5.4.2 自适应分层滑模控制器设计
        5.4.3 输入受限自适应分层滑模控制律设计
        5.4.4 稳定性分析
    5.5 控制系统仿真分析
        5.5.1 纵向控制系统仿真分析
        5.5.2 三通道控制系统仿真分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历

(9)大柔性飞行器气弹系统建模及稳定性分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与研究意义
        1.1.1 大柔性飞行器的发展现状与趋势
        1.1.2 大柔性飞行器的气弹稳定性问题
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 非定常气动力模型
        1.2.2 大柔性飞行器的结构和气弹系统建模方法
        1.2.3 气弹系统鲁棒稳定性分析方法
        1.2.4 大柔性飞行器刚弹耦合效应研究
    1.3 本文的研究内容与安排
第二章 气弹颤振特征值问题构造及分析方法
    2.1 引言
    2.2 典型气弹系统动力学方程
    2.3 经典频域颤振分析方法
        2.3.1 V-g法
        2.3.2 p-k法
    2.4 控制理论中的稳定性分析方法
        2.4.1 状态空间方程和根轨迹法
        2.4.2 基于结构奇异值的动压摄动稳定性分析方法
    2.5 二元机翼的颤振稳定性分析
    2.6 三维机翼的颤振稳定性分析
    2.7 本章小结
第三章 气弹系统的状态空间统一建模方法
    3.1 引言
    3.2 多种气动力理论的统一状态空间建模方法
        3.2.1 Wagner函数
        3.2.2 有限状态入射流理论
        3.2.3 基于有理函数拟合的气动力理论
    3.3 气弹状态空间模型的统一形式
    3.4 统一状态空间建模方法与控制系统的耦合
    3.5 基于左右特征向量正交检验的颤振模态追踪方法
    3.6 仿真算例与验证
        3.6.1 二元翼段模型
        3.6.2 线性翼盒模型
        3.6.3 大柔性悬臂机翼模型
        3.6.4 混合机翼体整机模型
    3.7 本章小结
第四章 基于非定常涡格法的柔性飞行器气弹稳定性分析
    4.1 引言
    4.2 非定常涡格法的基本理论
        4.2.1 不可穿透边界条件
        4.2.2 作用于气动面上的气动荷载
        4.2.3 自由尾涡演化模型
    4.3 时变结构-气动插值与耦合分析框架
    4.4 构建气弹系统离散状态空间方程
    4.5 基于UVLM非定常气动力的气弹灵敏度分析
    4.6 仿真算例验证
        4.6.1 梁单元大展弦比长直机翼
        4.6.2 壳单元大展弦比长直机翼
        4.6.3 后掠飞翼模型
    4.7 本章小结
第五章 基于结构奇异值理论的鲁棒颤振稳定性分析
    5.1 引言
    5.2 结构奇异值理论及鲁棒稳定性判据
        5.2.1 小增益定理及稳定性判据
        5.2.2 结构奇异值理论
        5.2.3 LFT与标准P-Δ模型
    5.3 基于结构奇异值理论的气弹系统鲁棒稳定性分析框架
    5.4 考虑结构刚度/阻尼不确定性的鲁棒颤振分析方法
    5.5 考虑结构模态参数不确定性的鲁棒颤振分析方法
    5.6 考虑气动力不确定性的鲁棒颤振分析方法
    5.7 算例验证
        5.7.1 存在阻尼和刚度不确定性的二自由度翼段模型
        5.7.2 存在模态和气动力不确定性的大展弦比长直机翼模型
    5.8 本章小结
第六章 大柔性飞行器考虑刚弹耦合的体自由度颤振分析
    6.1 引言
    6.2 坐标系定义与变量换算
    6.3 考虑刚弹耦合效应的整机动力学建模
    6.4 混合机翼体模型算例
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 主要研究工作及结论
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文

(10)空间机械臂抓取过程半物理仿真系统关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究意义
    1.2 空间对接技术及其仿真系统研究现状
        1.2.1 空间对接技术研究现状
        1.2.2 空间对接仿真技术研究现状
    1.3 空间对接半物理仿真系统关键技术研究现状
        1.3.1 并联机器人研究现状
        1.3.2 机器人力控制研究现状
        1.3.3 半物理仿真系统的研究概况总结
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 空间机械臂对接动力学建模与半物理仿真系统稳定性研究
    2.1 引言
    2.2 空间机械臂抓取过程半物理仿真系统组成
    2.3 空间机械臂对接动力学建模
    2.4 空间机械臂抓取过程半物理仿真系统建模与稳定性分析
        2.4.1 空间机械臂抓取过程半物理仿真系统建模
        2.4.2 空间机械臂抓取过程半物理仿真系统稳定性分析
    2.5 稳定性分析结论和对接动力学频率模拟能力分析结论验证
    2.6 本章小结
第3章 空间机械臂抓取过程半物理仿真系统并联机器人控制策略研究
    3.1 引言
    3.2 并联机器人建模
        3.2.1 并联机器人运动学模型
        3.2.2 并联机器人动力学模型
        3.2.3 永磁同步电机控制系统模型
        3.2.4 并联机器人整体模型
    3.3 基于模糊增量控制的并联机器人控制策略研究
        3.3.1 模糊控制器及其功能模块分析
        3.3.2 模糊增量控制器设计
    3.4 基于模糊增量控制的抓取过程半物理仿真系统模拟
        3.4.1 基于模糊增量控制的抓取过程半物理仿真系统模拟仿真验证
        3.4.2 基于模糊增量控制的抓取过程半物理仿真系统模拟实验验证
    3.5 本章小结
第4章 空间机械臂抓取过程半物理仿真系统的力补偿方法研究
    4.1 引言
    4.2 基于Smith预测的力传感器测量延迟补偿方法研究
        4.2.1 力传感器测量延迟模型
        4.2.2 Simth预测补偿模型
    4.3 基于三自由度刚度-阻尼在线辨识的力和力矩补偿方法研究
        4.3.1 对接机构接触模型
        4.3.2 基于卡尔曼滤波的三自由度刚度-阻尼参数辨识
        4.3.3 力和力矩补偿模型
        4.3.4 基于力和力矩补偿的半物理仿真系统模型与分析
    4.4 Smith预测补偿与力和力矩补偿方法验证
        4.4.1 Smith预测补偿与力和力矩补偿方法仿真验证
        4.4.2 力和力矩补偿方法实验验证
    4.5 本章小结
第5章 空间机械臂等效为六维弹簧机构的半物理仿真系统特性研究
    5.1 引言
    5.2 机械臂等效为六维弹簧机构的半物理仿真系统建模与分析
        5.2.1 机械臂等效为六维弹簧机构的半物理仿真系统组成
        5.2.2 机械臂等效为六维弹簧机构的半物理仿真系统建模
        5.2.3 机械臂等效为六维弹簧机构的半物理仿真系统特性分析
    5.3 基于过程参数在线辨识的离散域力补偿研究
        5.3.1 过程参数辨识与离散域力补偿模型
        5.3.2 基于离散域力补偿的半物理仿真系统模型与分析
    5.4 特性分析结论与离散域力补偿方法验证
        5.4.1 空间机械臂抓取过程半物理仿真系统特性分析结论仿真验证
        5.4.2 基于过程参数在线辨识的离散域补偿方法仿真验证
        5.4.3 空间机械臂抓取过程半物理仿真系统特性分析结论实验验证
        5.4.4 基于过程参数在线辨识的离散域力补偿方法实验验证
    5.5 本章小结
第6章 空间机械臂等效为六维弹簧机构的半物理仿真系统主动力控制研究
    6.1 引言
    6.2 空间机械臂抓取过程半物理仿真系统主动柔顺力控制模型
    6.3 基于μ理论的鲁棒力控制研究
        6.3.1 不确定性的描述
        6.3.2 标准H∞问题
        6.3.3 鲁棒稳定性分析
        6.3.4 μ设计与鲁棒性能
        6.3.5 鲁棒力控制结构
        6.3.6 力控制器鲁棒性分析
    6.4 基于不同力控制器的主动柔顺力控制模拟
        6.4.1 基于不同力控制器的主动柔顺力控制仿真验证
        6.4.2 基于不同力控制器的主动柔顺力控制实验验证
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历

四、时变滞后摄动不确定线性系统鲁棒稳定性分析(论文参考文献)

  • [1]复杂系统的解耦内模与事件触发故障补偿控制[D]. 刘凯悦. 北京化工大学, 2021(02)
  • [2]机床进给传动系统参数估测和伺服控制研究[D]. 钟天铖. 东南大学, 2020
  • [3]线性自抗扰控制方法及其压水堆功率控制研究[D]. 刘玉燕. 华北电力大学(北京), 2020(06)
  • [4]植保机变流量喷施控制方法研究[D]. 茹启龙. 沈阳工业大学, 2020(01)
  • [5]机载星跟踪器稳定跟踪技术研究[D]. 王帆. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2020(08)
  • [6]不确定分布参数系统的稳定性分析与参数控制器设计[D]. 李晓雪. 电子科技大学, 2020(07)
  • [7]非仿射非线性系统的自耦PD控制方法[D]. 程启芝. 长沙理工大学, 2020(07)
  • [8]弹性高超声速飞行器的状态/参数估计与分层滑模控制[D]. 陈尔康. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
  • [9]大柔性飞行器气弹系统建模及稳定性分析[D]. 杭晓晨. 东南大学, 2019(01)
  • [10]空间机械臂抓取过程半物理仿真系统关键技术研究[D]. 于思淼. 哈尔滨工业大学, 2019(01)

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时变滞后扰动不确定线性系统的鲁棒稳定性分析
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