一、反步方法原理及在非线性鲁棒控制中的应用（论文文献综述）
侯波[1]（2021）在《分布式发电系统中变速风电机组及逆变器控制方法研究》文中提出作为可再生能源分布式发电（Distribution Generation,DG）系统“风能转换和电能变换”的关键接口,变速风电机组和逆变器是DG系统的两个核心装置。然而,在复杂运行环境下变速风电机组的强非线性和参数不确定性、逆变器滤波参数的不确定性、本地负载的非线性、不平衡性以及本地负载随系统工况的变化而变化等实际工程因素的存在,使得以PI为代表的线性控制方法难以满足现代DG系统对这两个核心装置高性能的控制要求。先进控制方法是解决线性控制方法不足的有效手段。为此,本文以变速风电机组、单相和三相逆变器（并网运行时简称为网侧逆变器,离网运行时简称为负载侧逆变器）为研究对象,依据它们在DG系统应用中的不同控制模式,以滑模控制、预测控制和自适应控制等具有代表性的先进控制理论为基础,进行了相关控制方法的深入研究,主要研究内容如下:（1）针对滑模抖振导致机组控制转矩发生高频振荡的问题,进行了传统等速趋近律的分析,指出了其趋近速度和滑模抖振水平之间的矛盾关系,提出了一种改进等速趋近律,在加快趋近速度的同时降低了滑模抖振水平。给出了基于改进等速趋近律的变速风电机组滑模控制器设计过程。采用Lyapunov稳定性理论设计了气动转矩观测器,实现了气动转矩的软测量。利用气动转矩前馈补偿减小了切换增益的取值范围,滑模抖振得到了进一步抑制。在上述基础上,构建了基于叶尖速比法的变速风电机组最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking,MPPT）滑模趋近律控制系统,提高了系统控制性能。（2）针对模型预测电流控制对电感参数鲁棒性差的问题,提出了一种网侧逆变器鲁棒定频模型预测电流控制方法。采用最优时间序列的定频模型预测控制为框架,保证了开关频率的固定。从提升电流预测模型鲁棒性角度出发,通过在电流预测模型中增加鲁棒项、预测误差反馈项和电感前馈补偿项的方式得到了鲁棒电流预测模型,在加快预测模型收敛速度的同时实现了对电感参数的强鲁棒性,降低了模型预测电流控制对电感参数的敏感度。基于电感端电压和电流的关系设计了物理意义明确、结构简单且响应速度快的电感估计器。（3）针对电感参数变化对无差拍直接功率控制的稳态、动态性能影响较大的问题,提出了 一种网侧逆变器鲁棒无差拍直接功率控制方法。建立了网侧逆变器简化功率模型,在此模型基础上,采用观测器理论设计了功率扰动观测器,通过功率扰动前馈补偿保证了电感参数变化下的系统稳态性能;基于功率扰动模型设计了电感估计器,实现了电感参数的在线调整,避免了非精确的电感参数对系统瞬态性能的影响。以上方式确保了电感参数变化时有功、无功功率的控制性能最佳。基于简化功率模型设计控制器,通过功率扰动观测器进行功率预测,避免了算法计算量的增加。（4）以单相DG系统中的负载侧逆变器为研究对象,提出了三种输出电压控制方法,以降低本地负载随工况的变化而变化、LC滤波参数不确定性以及非线性负载等实际工程因素对电压波形质量的影响,具体为:（a）针对本地负载随系统工况的变化而变化的问题,进行了基于负载电流滑模观测器的负载侧逆变器输出电压控制方法的研究。基于串级控制理论,设计了电压外环滑模控制器和电流内环比例控制器。基于扩张观测器原理提出了负载电流滑模观测器,将观测的负载电流前馈补偿提升了系统对本地负载的自适应能力,避免了滑模抖振对电压波形质量的影响。所提负载电流滑模观测器具有低通滤波的性质,可直接被应用于工程实际;（b）基于负载电流滑模观测器的负载侧逆变器输出电压控制方法对LC滤波参数不具备良好的鲁棒性,因此针对LC滤波参数不确定性问题,提出了基于反步滑模的负载侧逆变器输出电压控制方法。该方法在传统反步设计的最后一步通过增加滑模鲁棒项提升了逆变系统对LC滤波参数的鲁棒性和对本地负载的抗扰动能力,同时也实现了单闭环电压控制;（c）基于反步滑模的负载侧逆变器输出电压控制方法需要本地负载参数和LC滤波参数的先验知识,因此提出了负载侧逆变器输出电压自适应互补滑模控制方法。该方法首先基于互补滑模控制理论设计了输出电压互补滑模控制器,然后分别设计了LC滤波参数自适律和电感电流估计器,实现了无需本地负载参数和LC滤波参数先验知识的单闭环输出电压自适应控制。（5）针对三相本地负载的不平衡和非线性、LC滤波参数不确定性问题,提出了一种三相DG系统负载侧逆变器输出电压自适应控制方法。在负载侧逆变器dq模型基础上,以输出电压及其导数为系统状态变量,得到了适用于单闭环电压控制的dq模型;将系统扰动分为稳态扰动和动态扰动两部分,分别设计了 PID控制器、稳态扰动自适应律和鲁棒控制项。PID控制器迫使电压跟踪误差趋于零,稳态扰动自适应律对稳态扰动在线补偿,鲁棒控制项对动态扰动进行抑制。所提控制方法无需相序分解,仅通过单闭环电压控制即实现了对任意类型本地负载的高性能输出电压控制和对LC滤波参数的强鲁棒性。
王云飞[2]（2021）在《液压支架群多缸协同系统控制策略研究》文中研究表明液压支架作为煤矿综采工作面机械化开采的关键设备之一,主要负责工作面顶板支护和自主跟随采煤机作业,其中,自主跟机过程中移架和推移刮板输送机是两个重要作业工序,且在智能化工作面,如何保证最终移刮板输送机的位置直线度是关系智能化综采能否顺利推进的关键所在。由于液压支架推溜油缸的负载十分复杂,相邻推溜油缸之间又存在耦合关系,使得对推溜油缸的精确控制十分困难。综采工作面的位置直线度要求为50 mm,但是目前的技术水平难以满足这一要求,这限制了我国井下无人化或少人化智能开采的开展。关键原因之一是国内外对于液压支架群多缸协同系统的研究尚不成熟,缺少对多推移油缸系统的位置控制策略研究,因此针对液压支架群还有许多关键技术有待深入研究。本文在国家自然科学基金联合基金项目“井下高压大流量高水基数字阀及其控制方法研究”（项目编号:U1910212）的资助下,综合考虑了液压支架群在拉架和推溜过程中多推移油缸之间的协同关系,以提高多缸协同系统位置控制精度为目的,综合运用系统非线性动力学理论、液压传动理论以及非线性控制理论等,深入开展了多缸协同系统的位置控制策略的理论与试验研究,为液压支架群多推移油缸的协同控制和工作面刮板输送机的直线度控制提供了重要理论支持和技术手段。论文的主要工作和研究成果如下:（1）介绍了本文研究的液压支架群多缸协同系统的组成和工作原理,结合多缸协同系统在拉架和推溜过程中不同工况,建立了多缸协同系统的状态空间模型;利用AMESim软件搭建了以ZY3200/08/18D型掩护式液压支架的电液控制系统为参考的物理模型;利用MATLAB/Simulink软件对所设计的多缸协同系统位置控制方法进行源程序编写;通过联合仿真为后续多缸协同系统位置控制方法的理论初步验证奠定了基础。（2）针对液压支架群多缸协同系统拉架过程,分析了顺序拉架、交错拉架和成组拉架三种不同拉架方式下的推移油缸动作情况;设计了非线性干扰观测器进行集成力扰动的估计;针对顺序拉架方式,提出了位置受限鲁棒反步控制方法;针对交错拉架和成组拉架方式,基于等从同步控制策略,提出了位置速度双受限鲁棒反步控制方法,结合动态面理论简化了控制器的设计过程,并利用障碍李雅普诺夫理论证明了控制器的稳定性;仿真结果表明:非线性干扰观测器能准确地对集成力扰动进行估计和补偿,输出状态受限方法有效提高了多缸同步拉架的位置精度和同步精度。（3）针对液压支架群多缸协同系统推溜过程,分析了相邻推移油缸的耦合作用关系,定义了阈值函数,建立了多缸协同系统分时推溜的模型;设计了耦合干扰观测器对耦合多缸系统的集成扰动力进行估计,设计了赫尔维茨矩阵中的各项耦合增益,并进行了观测器的稳定性证明;提出了多缸协同推溜系统的分时鲁棒反步控制器,设计了权值分配的方法对期望轨迹和前一个动作油缸的轨迹进行综合跟踪,建立了相邻油缸之间的位移耦合控制方法,并结合相邻油缸之间的位移差和速度差来对多缸协同系统的控制性能进行综合评价;仿真结果表明:耦合干扰观测器能对多缸耦合分时运动系统的集成扰动力进行准确估计,所设计的分时鲁棒反步控制器提高了多缸位置控制精度,同时减弱了耦合力的负面作用。（4）针对液压支架群多缸协同系统只有位置输出信号可测的情况,建立了多缸协同系统的布鲁诺夫斯基模型;设计了高阶滑模状态观测器,利用位置信号对其他系统状态进行估计;设计了径向基神经网络干扰观测器对多缸同步拉架系统的集成扰动力进行估计;设计了径向基神经网络逼近器对多缸分时推溜系统的非线性函数进行估计;结合状态观测器和干扰观测器,提出了多缸协同系统位置输出控制策略,并验证了其稳定性;仿真结果表明:高阶滑模状态观测器能对系统状态进行准确的估计,神经网络逼近器能对系统的非线性函数进行准确估计,而且解决了两者之间的耦合关系,提高了输出控制的控制精度。（5）为了进一步验证所设计的多缸协同系统控制策略的有效性,搭建基于xPC/Target快速原型技术的三缸协同控制试验台,并设计了三缸加载系统模拟相邻推移油缸受到的不同加载力。实验结果表明:本文设计的位置速度双受限等从同步控制策略在拉架时的跟踪误差仅有1 mm,同步误差为0.8 mm;所设计的基于权值分配的分时推溜控制策略的最大跟踪误差约为2 mm,终止误差分别为1mm、1.8 mm和2 mm;所设计的输出控制器的拉架同步精度基本稳定在1 mm左右,推溜的终止误差约为0.5 mm。与常见的对比控制器相比,本文提出多缸协同控制策略,在拉架过程、推溜过程以及输出控制方面都有更高的位置精度,有利于提高工作面直线度,为实现井下无人化或少人化的智能开采提供了理论和技术支持。该论文有图92幅,表4个,参考文献166篇。
杜苗苗[3]（2021）在《多轴应急救援车辆主动悬架系统的控制策略研究》文中认为近年来我国灾害事故频发,多轴应急救援车辆作为陆地救援的主要装备,需要在复杂路面行驶条件下具有较高的机动性、平顺性和操纵稳定性。目前,被动悬架是多轴应急救援车辆常采用的结构,但其参数不可随路面不平度和车辆的振动状态实时调节,导致应急救援车辆在低等级路面上的行驶性能较差,严重影响救援作业的效率。主动悬架系统通过控制执行器输出能量来抵消路面冲击作用,能够有效提高车辆在不同等级路面条件下的机动性、平顺性和操纵稳定性,满足应急救援车辆对悬架系统的性能要求。作为主动悬架系统的核心,主动悬架控制策略已成为近年来车辆控制领域的研究热点。另外,整车的机动性、平顺性和操纵稳定性水平不仅取决于悬架系统,还依赖于悬架系统和转向系统的协调工作。目前针对多轴车辆主动悬架和转向系统集成控制的研究还处于探索阶段。本文依托国家重点研发计划课题“高机动性应急救援车辆（含消防车辆）专用底盘及悬挂关键技术研究”（项目编号:2016YFC0802902）,为使多轴应急救援车辆在复杂道路行驶条件下的机动性、平顺性和操纵稳定性得到提高,对主动悬架系统控制策略、主动悬架和转向系统集成控制策略进行系统且深入的研究。具体研究内容包括:（1）采用模块化和分块建模的思想,完成了所研究车辆原有的互联式油气悬架系统的非线性建模,分析了互联式油气弹簧和整车互联式油气悬架系统的刚度特性和阻尼特性,为后续主动悬架系统控制策略的研究提供了对比基准。（2）研究了基于自抗扰技术的主动悬架系统非线性控制策略。充分考虑主动悬架系统中的众多非线性和不确定因素,基于自抗扰控制和有限时间稳定控制的思想,提出了一种基于非线性扩张状态观测器（ESO）的有限时间稳定输出反馈控制策略,驱使车身的振动状态于有限时间内收敛。利用Lyapunov稳定性理论和几何齐次性理论,以车身的垂向运动为例,系统地证明了有限时间稳定输出反馈控制器的稳定性,解决了基于非线性ESO的控制器稳定性证明困难的难题。通过分析剩余子系统的零动态特性,确保了整车主动悬架系统的闭环稳定性和约束性能。仿真结果表明,与被动油气悬架和基于线性ESO的渐进稳定输出反馈控制器相比,所提出的控制策略可以更好地提高三轴应急救援车辆的机动性和平顺性,同时满足操纵稳定性的约束要求。（3）研究了基于位移控制的主动悬架系统控制策略,提出了一种新型的电液伺服作动器位移控制方法。分析了基于位移控制的主动悬架控制器的控制思路,将其分为主环控制和子环控制。主环控制器参考本项目组的发明专利CN110281727A,利用车辆的逆运动学和位姿偏差补偿的思想,解算可提高车辆平顺性的各个作动器的理想位移量。创新性地提出了一种基于非线性采样数据状态观测器（Non-linear Sampled-data ESO,NLSDESO）的子环输出反馈控制器,有效消除了电液伺服作动器系统的复杂非线性、匹配和非匹配扰动以及传感器输出信号离散性对作动器实际控制效果的不利影响,实现对理想位移信号的高性能跟踪控制。同时利用Lyapunov稳定性理论,对NLSDESO的收敛性和电液伺服（离散-连续）混合系统的闭环稳定性进行了系统的证明。Matlab和AMESim联合仿真结果表明,所提出的考虑输出信号离散性的子环控制器是可行的,且可以提高电液伺服作动器的瞬态和稳态位移跟踪精度。（4）研究了多轴车辆主动悬架和全轮转向系统的协调控制策略。分析了主动悬架和转向系统的耦合机理,建立了三轴车辆整车的十一自由度非线性动力学模型和轮胎的非线性“Dugoff”模型。考虑转向系统的非线性和不确定性影响,基于super-twisting滑模控制思想和有限时间分离原理,提出了一种新型的三轴车全轮转向super-twisting滑模控制策略,避免了传统滑模控制中常出现的抖动现象,且可使转向系统状态在有限时间内收敛于理想参考轨迹。三种典型转向工况下的仿真结果表明,相比前轴转向、全轮转向比例控制、不连续切换滑模控制等策略,所提出的全轮转向控制器具有显着的优越性,可以更好地提高三轴应急救援车辆的机动性和操纵稳定性。基于已设计的主动悬架有限时间稳定控制器和全轮转向super-twisting滑模控制器,进一步设计了多轴车辆主动悬架和转向耦合系统上层协调控制器,仿真结果验证了耦合系统协调控制策略可以有效提高整车的综合行驶性能。（5）对整车主动悬架系统进行试验研究。搭建了悬架单元试验平台,在不同控制增益、不同采样周期和不同控制方法下进行多组电液伺服作动器位移跟踪控制试验,验证了考虑输出信号离散性的子环控制器的可行性和高性能位置伺服控制效果。搭建了三轴应急救援车辆整车试验平台,在不同路障工况下进行实车道路试验。试验结果表明,相比互联式油气悬架系统,采用基于位移控制的主动悬架控制策略可将车身的垂向位移、俯仰角和侧倾角均方根值降低30%左右,有效提高了车辆的行驶平顺性。
杨瑶[4]（2021）在《磁悬浮球系统非线性控制与仿真》文中提出随着科技的不断进步,磁悬浮技术成为当今的研究热潮,磁悬浮球系统作为磁悬浮技术的研究对象,被研究学者广泛关注。磁悬浮球系统是典型的强非线性、不稳定系统,其涉及电磁学、材料学及控制科学等领域,由于其本身的强非线性特性,采用传统的控制器难以取得较好的控制效果,所以寻找提高磁悬浮球控制系统整体性能的方法很有研究价值。本文首先从磁悬浮技术的研究发展进行介绍,然后引申到磁悬浮球技术,对磁悬浮球的内部结构及工作原理进行详细介绍,在熟悉设备的前提下对系统进行建模,分别搭建了线性和非线性模型,并在MATLAB中进行建模仿真,对其自身特性进行分析。接着分别介绍了磁悬浮球系统的两种变结构控制器与一种新型控制器:（1）Anti-windup变结构PI控制器,采用的是磁悬浮球系统在电流下的线性模型,在PI控制器的基础上考虑到系统存在饱和现象,加入抗饱和控制器,为了验证控制器的可行性,将PI控制器与变结构PI控制器进行比较,加入遗传算法优化P,I,a的值,验证该控制器的优越性。（2）反步滑模变结构控制器,采用的是磁悬浮球系统在电压下的线性模型,并将反步法与滑模变结构控制器相结合,建立反步滑模控制器,针对外界干扰,与滑模变结构控制器进行对比,验证控制器的控制效果。（3）三步非线性控制器,针对非线性单输入单输出系统设计的三步非线性控制器,采用的是磁悬浮球系统的非线性模型,该控制器结构简单且易于实现,推导出相应的三步法控制器,在MATLAB中对该控制器进行仿真验证,并与反步滑模控制器进行对比,验证了该控制器的可行性与鲁棒性。最后从仿真结果可以看出三种控制器在控制效果上逐步优化,但都能很好的实现控制效果,在控制性能上能使小球快速地稳定悬浮在平衡位置,为了验证控制器的跟踪性能,将平衡位置变更为正弦信号,系统依旧能较快的跟踪上所给信号,并且跟踪效果良好。由此验证了三种控制器的可行性,对之后其他的控制具有较好的借鉴价值。
姬会福[5]（2021）在《钻式采煤机偏斜机理及自动换钻控制研究》文中提出钻式采煤机特有的煤岩开采原理,使其成为薄与极薄煤层开采装备的最佳选择。然而,钻式采煤机钻进过程中钻削机构受力极其复杂,随着钻进深度增加,钻削机构偏离原有钻采方向,引起钻采过程发生卡钻现象,钻采偏斜直接影响到有限的薄煤层资源是否能被充分开采和利用。此外,由于钻杆自动换接耗时长的问题,严重制约了钻式采煤机的工作效率。如何减小和控制钻进过程中的偏斜,提高自动换钻效率,已成为亟待解决的关键难题。基于此,本文采用理论分析、仿真模拟和试验相结合的方法,对钻式采煤机偏斜机理、偏斜特性、定向纠偏和自动换钻进行了研究。以揭示钻式采煤机偏斜机理为目的,结合钻式采煤机钻进工况,建立了钻削机构正弦屈曲和螺旋屈曲失稳模型;获得在轴向截割阻力、离心力、自重及摩擦等外部因素作用下钻削机构的不同屈曲失稳临界载荷和临界转速;结合煤层地质构造特性,建立了煤层各向异性与截割机构互作用矢量数学模型,获得煤层倾角、走向、方位角及各向异性等地质构造特性对偏斜的影响规律;结合钻式采煤机钻削机构结构形式,建立了不同钻具组合下偏斜力方程,研究不同轴向截割阻力、稳定器外径、第一跨螺旋钻杆长度及钻杆线重量等因素作用下钻式采煤机偏斜机理,提出钻具组合最佳布置形式,为钻式采煤机定向钻进研究提供理论支撑。以获得钻式采煤机最佳工作参数为目的,结合煤岩截割试验台,基于多体动力学理论,开展了不同结构钻式采煤机偏斜特性的仿真和试验研究。研究表明:五钻头工作机构的抗偏斜能力、振动特性和偏斜作用力明显优于三钻头工作机构形式;复杂载荷作用下,对钻削机构水平方向偏斜及振动影响较大,竖直方向复杂载荷作用下钻削机构偏斜形式基本不变。研究成果为钻式采煤机最佳工作参数的选取提供参考依据。以实现定向钻进为目的,结合钻式采煤机结构形式,提出一种参数合理、结构优化及自动纠偏控制的综合定向纠偏方案:设计采用新型五钻头钻式采煤机结构,增加了钻削机构横向平面采宽,提高整体刚度;布置钻削机构稳定器,不仅能有效抑制钻式采煤机的偏斜,提高钻式采煤机整机刚性和抗偏斜性能,而且可保证钻采输煤的通畅;提出基于扩张状态观测器反步滑模位置跟踪控制策略,通过设计扩状态观测器对钻进过程中系统的参数不确定性和不确定非线性进行估计,基于观测器设计反步滑模控制器完成纠偏油缸的位置跟踪,避免了钻进过程中外负载不可测的控制难题,在实现定向纠偏控制的同时有效降低了系统的抖振,保证了定向纠偏控制应用的可行性。以实现钻杆自动换接为目的,结合钻杆凹凸联轴器结构,建立了自动换钻控制系统试验平台,提出基于Lu Gre摩擦模型的自适应鲁棒控制策略,基于遗传算法和系统辨识算法对系统动态摩擦模型的静态参数和动态参数进行了参数辨识研究,构建Lu Gre摩擦模型非线性观测器对自动换钻系统非线性摩擦状态进行在线估计,设计自适应率对摩擦力矩进行动态补偿,利用非连续投影映射保证系统参数的有界性,设计鲁棒反馈项保证系统不确定非线性的鲁棒性能,实现各种工况下转角信号的精确跟踪,具有较强的鲁棒性。研究成果为解决钻杆自动换接提供了一种有效控制策略。该论文有图85幅,表24个,参考文献192篇。
吉鑫浩[6]（2021）在《全液压驱动球型手腕系统特性及姿态控制方法研究》文中研究指明本文以全液压驱动球型手腕为研究对象,以全液压驱动球型手腕的高性能姿态控制为目标,深入系统的研究了三自由度全液压驱动球型手腕的系统特性及高性能姿态控制策略。首先,详细分析了所研究全液压驱动球型手腕的机构组成与工作原理,并将液压驱动方案与电机驱动方案进行了对比分析。理论分析了球型手腕采用液压驱动方案的可行性,并在SOLIDWORK中建立了全液压驱动球型手腕的三维机构模型。其次,在综合考虑电液驱动系统特性以及手腕机械结构动力学特性的基础上,建立了全液压驱动球型手腕各关节独立运动的非线性综合动力学模型,实现了对全液压驱动手腕各关节整体动力学行为的综合描述,同时建立了各关节同时动作手腕输出端姿态轨迹跟踪系统模型,并对所建立的综合动力学模型中产生强非线性、强的非匹配不确定扰动以及强耦合性的原因进行了理论分析。基于所建立综合动力学模型研究了电液驱动系统动态以及手腕机械结构动态对手腕各关节动力学性能的影响。然后,针对全液压驱动球型手腕系统中存在的强非线性、强的非匹配不确定扰动以及强耦合等问题,提出一种滑模反步递推控制方法,将滑模控制理论与反步递推控制器设计方法相结合,充分发挥滑模控制与反步递推控制方法的优势,可在未知非匹配扰动的精确模型的情况下对其进行有效抑制。在滑模反步递推控制算法设计过程中,提出了一种新的光滑连续的滑模控制律,既解决了滑模理论与反步控制方法之间的设计冲突,同时改善了滑模控制中存在的输出抖振现象。通过李雅普诺夫理论对所提滑模反步控制算法的稳定性及跟踪误差的收敛性进行了理论定量分析。最后,在手腕各关节单独动作与同时动作时分别设计了用于手腕姿态控制的滑模反步控制器。在由Recur Dyn、Ame Sim以及Matlab/Simulik组成的联合仿真平台上建立了全液压驱动球型手腕的虚拟样机,并对比研究了滑模反步控制器和PID控制器对虚拟样机的控制表现。研究结果表明:滑模反步控制器能够有效的抑制系统中的不确定性,实现手腕输出端对参考姿态轨迹的高性能跟踪表现,与PID控制器相比,其跟踪效果明显优于PID控制器,并且具有更强的鲁棒性。
李继财[7]（2021）在《基于反步与QP联合的倾转四旋翼运动控制研究》文中认为得益于微机电技术的日益成熟,无人飞行器被应用在日常生活中的多个领域,飞行器与环境交互作业的需求愈发凸显。为克服传统四旋翼欠驱动的不足,实现飞行器位置与姿态的独立控制,本文以倾转四旋翼为研究对象,对其系统建模、运动控制、控制分配以及样机试制调试等方面进行研究。现将主要工作总结如下:（1）系统建模:本文在传统四旋翼的基础上增加了四个舵机,使飞行器螺旋桨可以绕机臂进行倾转,在水平和垂直方向都产生分力。针对其不同于传统多旋翼的结构,基于旋转矩阵坐标变换构建其运动学模型,在飞行器机体坐标系下,采用牛顿欧拉方程方法建立其空间六自由度运动控制模型。（2）运动控制研究:考虑到本文倾转四旋翼飞行器八输入六输出的模型较为复杂、线性化成本较高,采用非线性反步法进行运动控制。针对反步法对虚拟控制律微分占用系统过多计算资源的问题,引入指令滤波器以积分代替微分,同时引入误差积分项提高系统稳定性,设计了积分指令滤波反步控制器;同时设计了非奇异终端滑模干扰观测器用以观测飞行器受到的外界干扰。仿真试验表明该控制器可以更快的实现对空间轨迹跟踪,且跟踪效果比较准确。（3）控制分配研究:针对倾转四旋翼过驱动系统的特点,对其控制分配方案进行研究,提出两种控制分配方案。首先在不考虑执行器实际物理约束的条件下,将转速与倾角分配问题线性化处理,使用广义逆法进行求解;其次考虑到实际飞行中螺旋桨升力与电机倾转角度的物理约束,目标优化函数选择系统的能耗,将控制分配问题改写为二次规划问题。仿真对比试验表明两种分配方法均有效,并且二次规划法相对广义逆法可以取得更好的分配效果,避免控制中轨迹突变时的控制超调。（4）样机试制:本文以经典四旋翼F450为基础,设计并搭建了倾转旋翼飞行器的试验样机。借助 Matlab/Simulink 平台、Pixhawk Support Package（PSP）工具箱和RflySim平台,调试并验证了倾转旋翼飞行器实现位置与姿态独立控制的可行性。
白若蓉[8]（2021）在《电力系统水冲洗旋翼无人机的抗干扰控制研究》文中研究表明近几年来,随着计算机、微电子、芯片、传感器等软硬件技术的不断进步,无人机开始越来越多地在各个应用场景中扮演着重要的角色。旋翼无人机与常见的固定翼无人机相比具有许多优势:例如结构简单、可操作性强,机动性灵活、安全性较高等,被广泛应用在军事、植保、航空拍摄、物品运输等多个场景中。在电力系统中,绝缘子是重要的绝缘元件。因为其一直工作在大气环境中,其表面容易形成一层污秽层,造成污闪短路等现象。为了减少经济损失,定期清洗绝缘子的表面是很有必要的。目前的电力系统中常用的几种清洗绝缘子的方法有:停电人工清洗、载人直升机清洗、车载水箱清洗等。但这些方法成本较高、安全性低、应对突发事件能力较差,难以大规模推广。本文依托国家电网的科研项目,研究利用无人机搭载水箱清洗输电线路中的绝缘子。无论在哪个应用场景下,无人机的稳定飞行以及快速精确地飞到期望的位置并保持相应的姿态都是人们研究的重点。其中,无人机在飞行时会受到来自外部的扰动,例如风扰、电磁干扰等,也会由于内部参数变化和模型不确定性的影响受到内部的干扰,故而无人机的抗干扰控制是至关重要的问题。一直以来,许多专家学者在无人机抗干扰控制方面己经提出了许多有价值的成果,但仍存在一定的不足之处。例如控制器求解困难,计算过程复杂导致实时性较差,对扰动缺少分析等。本文考虑实际的项目应用背景,基于扰动建模和非线性的控制方法来设计无人机的位置和姿态控制器,并通过数值仿真实验来验证控制效果。本文研究了针对回冲力扰动的无人机抗干扰控制。利用牛顿第二定律和欧拉方程建立了四旋翼无人机的位置和姿态的动力学方程。针对无人机冲洗高压线路中的绝缘子时所受到的回冲力干扰,利用动量定理和伯努利方程进行扰动分析和建模。然后,将无人机系统划分为位置外环和姿态内环的双闭环系统,并分别运用非线性控制方法来设计其相应的控制器,并进行期望姿态角的解算。在此基础上,对无人机系统抗干扰控制进行数值仿真,仿真的结果证明了本文所设计的控制器能够有效使无人机在受到回冲力干扰时保持稳定。在此基础上,本文还考虑到无人机在飞行过程中除了会受到回冲力的干扰还会有其他的未知的外界扰动,本文引入了滑模控制来设计无人机位置外环和姿态内环的控制器。同时,考虑到滑模控制中存在的抖振问题,以及系统模型的不确定性和系统内部参数变化所造成的内部扰动,本文又引入了扩张状态观测器来对所设计的控制器进行改进和优化。在控制量中实时补偿系统受到的总扰动,从而有效提高了系统的抗干扰能力。本文的研究背景主要为电力系统中使用无人机搭载清洗水箱对输电线路中的绝缘子进行带电水冲洗作业。这项工作的研究不仅为电力行业的空中作业扩展了发展方向,提出了一种新的带电水冲洗绝缘子的方式,同时也为无人机抗干扰控制的研究拓宽了思路。从仿真实验的结果来看,无人机带电水冲洗可以有效的清洗输电线路中的绝缘子,并在飞行和冲洗的过程中都保持稳定飞行,顺利完成作业任务。
荆成虎[9]（2021）在《摩擦式电液负载模拟器加载性能及控制策略研究》文中提出电液负载模拟器通过与被测试舵机直接机械固连在一起,是一个被动式力（力矩）控制系统,被广泛应用于舵机系统测试。然而,对于这种被动式力矩伺服控制系统来说,舵机主动运动是一种强干扰。这种强干扰被称为多余力矩,它严重影响着电液负载模拟器的负载模拟精确性。为提高负载模拟精度,本文提出一种基于摩擦加载的摩擦式电液负载模拟器。为了探索抑制电液负载模拟器多余力矩方法和新型负载模拟方案,本文以电液负载模拟器数学模型为基础,分析了电液负载模拟器多余力矩问题,仿真分析同步补偿和鲁棒控制抑制多余力矩的效果,验证了多余力矩对电液负载模拟器加载性能影响,并且很难被消除。为彻底消除多余力矩,只能从根本上改变加载方案,消除负载模拟器和被测试舵机之间的耦合。因此,本文提出一种摩擦式电液负载模拟器加载方案。详细介绍了摩擦式电液负载模拟器工作原理,建立了摩擦式电液负载模拟器数学模型,分析了舵机系统运动对摩擦式电液负载模拟器力矩跟踪影响不大,并且仿真验证了它的力矩模拟性能。虽然摩擦式电液负载模拟器理论上不存在多余力矩问题,但是利用摩擦进行加载,一方面会产生摩擦生热和摩擦磨损等问题,另一方面摩擦特性也会因为各种外界因素的影响而不同,影响加载性能。理论分析了摩擦过程中的摩擦生热和磨损问题。利用摩擦试验机测试了不同摩擦副摩擦系数随压力、相对转速和温度的变化,同时测试了不同摩擦副材料在相同条件下摩擦温升和摩擦系数波动,为选择合适的摩擦加载所用的材料奠定基础。摩擦加载是摩擦式电液负载模拟器的特点,摩擦组件及摩擦对摩擦式电液负载模拟器加载性能有很大影响。摩擦系数通常比较小,摩擦加载使得最大加载力矩一般小于同等功率下的电液负载模拟器最大力矩;温升、压力和相对转速使摩擦系数变化,摩擦系数变化直接影响摩擦式电液负载模拟器性能;摩擦组件使系统惯量增大,舵机运动产生惯量力矩,影响摩擦式电液负载模拟器加载性能;摩擦生热产生的热应力对于摩擦式负载模拟器加载来说是一种干扰;由于加工和安装精度以及摩擦伴随的磨损,摩擦副间很容易产生间隙,使得摩擦式电液负载模拟器力矩跟踪过零时产生死区。仿真分析了摩擦系数及其变化、摩擦组件惯量、摩擦温升和摩擦副间隙对加载性能的影响。依据这些影响因素,优化了系统关键结构和结构参数。摩擦式电液负载模拟器是一种典型的电液力矩伺服系统,是一种高阶非线性系统。相对于一般的电液伺服系统,由于摩擦式电液负载模拟器利用摩擦实现力矩伺服控制,摩擦的不确定性和非线性直接增加了它的控制难度。考虑摩擦高频波动和系统高阶特性,提出一种基于奇异摄动理论的平坦控制,将高阶系统分成两个低阶系统分别设计适合的控制器,降低了系统控制器设计复杂性,同时也降低了系统对噪声和摩擦波动的敏感性。利用Lyapunov函数证明了闭环减阶系统和闭环边界层系统是渐进稳定的,利用Tikhonov定理分析了整体闭环系统是实际渐进收敛,并且仿真验证了基于奇异摄动理论的平坦控制有效性。实际摩擦式电液负载模拟器存在干扰惯性力矩、参数不确定性、未建模动态和输入饱和等问题,提出一种动态面鲁棒抗扰控制方法,证明了在所提动态面鲁棒抗扰控制下系统所有信号都是半全局最终一致有界的,仿真验证了动态面鲁棒抗扰控制有效性。研制了摩擦式电液负载模拟器实验系统,对液压马达加载式负载模拟器和摩擦式电液负载模拟器实验系统进行调试并测试了系统的基本性能,并且对本文提出的控制方法进行实验验证。
王一名[10]（2021）在《初级永磁直线电机自适应反步控制研究》文中研究表明近年来,初级永磁直线电机（Primary Permanent Magnet Linear Motor,PPMLM）以其结构简单、制造维护成本低以及推力大的优点成为轨道交通领域的研究热点。本文以初级永磁直线电机为研究对象,搭建考虑边端效应的初级永磁直线电机数学模型。并且以直接推力控制作为基础控制策略,在此基础上使用自适应反步控制对电机的位移及速度进行控制。论文的主要研究工作包括以下三个部分:（1）针对于初级永磁直线电机数学模型中存在高阶非线性以及参数时变的特点,设计自适应反步控制器。确保系统在运行过程中发生参数时变的情况下对电机的速度与位移进行有效的控制,并通过仿真实验进行了验证,通过自适应反步控制器可以令电机实际位移有效的趋近于期望位移。（2）由于反步控制过程中产生的虚拟控制系数对控制器性能有着直接影响,而且传统自适应反步控制中的虚拟控制系数通常采取试凑法,有着一定的盲目性。因此,本文中采用混合粒子群协同优化算法,结合遗传粒子群算法与自组织粒子群算法的优点,采用改进的粒子群算法对反步控制中的虚拟控制系数进行整定,从而提高控制器控制精度。经过仿真实验进行了验证,优化后的控制器的控制性能明显优于未优化之前。（3）为了防止反步控制中出现的微分展开现象对控制系统造成影响,在反步控制中加入命令滤波器,并引入滤波补偿信号对由滤波器引起的滤波误差进行补偿。对于系统中可能出现的未建模负载扰动,使用神经网络反步控制对其进行补偿。提出了自适应RBF神经网络命令滤波器反步控制（Adaptive Neural Network Command Filter Backstepping Control,ANNCFBC）,并且通过仿真实验进行验证,控制器可以更快的趋近到期望位移。并且对于系统中的未建模负载扰动有良好的抑制作用,使控制器具有更好的稳定性与鲁棒性。
二、反步方法原理及在非线性鲁棒控制中的应用（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、反步方法原理及在非线性鲁棒控制中的应用（论文提纲范文）
（1）分布式发电系统中变速风电机组及逆变器控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.1.1 可再生能源分布式发电 |
| 1.1.2 变速风电机组和逆变器的运行方式 |
| 1.1.3 变速风电机组和逆变器在分布式发电应用中的技术标准与要求 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 变速风电机组MPPT控制方法研究现状 |
| 1.2.2 网侧和负载侧逆变器控制方法研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容和章节安排 |
| 2 变速风电机组MPPT滑模趋近律控制方法研究 |
| 2.1 变速风电机组建模 |
| 2.1.1 风力机空气动力学模型 |
| 2.1.2 机械传动轴系数学模型 |
| 2.1.3 控制目标及变速风电机组状态空间模型 |
| 2.2 基于改进等速趋近律的变速风电机组滑模控制 |
| 2.2.1 传统滑模趋近律 |
| 2.2.2 等速趋近律的趋近时间与抖振分析 |
| 2.2.3 改进等速趋近律 |
| 2.2.4 改进等速趋近律的抖振分析 |
| 2.2.5 改进等速趋近律的稳定性分析 |
| 2.2.6 基于改进等速趋近律的变速风电机组滑模控制器设计 |
| 2.3 气动转矩观测器 |
| 2.4 仿真与实验 |
| 2.4.1 实验平台简介 |
| 2.4.2 仿真和实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 网侧逆变器鲁棒定频模型预测电流控制方法研究 |
| 3.1 模型预测控制概述 |
| 3.2 网侧逆变器数学模型 |
| 3.3 传统定频模型预测电流控制 |
| 3.3.1 传统定频模型预测电流控制原理 |
| 3.3.2 滤波电感对传统定频模型预测电流控制的影响 |
| 3.4 网侧逆变器鲁棒定频模型预测电流控制 |
| 3.4.1 鲁棒电流预测模型 |
| 3.4.2 电感估计器 |
| 3.5 仿真与实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 网侧逆变器鲁棒无差拍直接功率控制方法研究 |
| 4.1 网侧逆变器离散功率模型 |
| 4.2 传统网侧逆变器无差拍直接功率控制 |
| 4.3 网侧逆变器鲁棒无差拍直接功率控制 |
| 4.3.1 功率扰动观测器 |
| 4.3.2 基于功率扰动观测器的电感估计器 |
| 4.3.3 网侧逆变器鲁棒无差拍直接功率控制器设计 |
| 4.4 仿真与实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 单相DG系统负载侧逆变器输出电压鲁棒和自适应控制方法研究 |
| 5.1 基于负载电流滑模观测器的负载侧逆变器输出电压控制方法 |
| 5.1.1 单相DG系统负载侧逆变器数学模型 |
| 5.1.2 负载电流滑模观测器 |
| 5.1.3 输出电压控制器设计 |
| 5.1.4 仿真与实验 |
| 5.2 基于反步滑模的负载侧逆变器输出电压控制方法 |
| 5.2.1 反步法概述 |
| 5.2.2 负载侧逆变器严参数反馈数学模型 |
| 5.2.3 基于反步滑模的输出电压控制器设计 |
| 5.2.4 仿真与实验 |
| 5.3 负载侧逆变器输出电压自适应互补滑模控制方法 |
| 5.3.1 互补滑模控制理论概述 |
| 5.3.2 负载侧逆变器输出电压滑模控制 |
| 5.3.3 负载侧逆变器输出电压互补滑模控制 |
| 5.3.4 负载侧逆变器输出电压自适应互补滑模控制 |
| 5.3.5 电感电流估计器 |
| 5.3.6 仿真与实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 三相DG系统负载侧逆变器输出电压自适应控制方法研究 |
| 6.1 三相DG系统负载侧逆变器数学模型 |
| 6.2 传统PI控制方法 |
| 6.3 三相DG系统负载侧逆变器输出电压自适应控制方法 |
| 6.3.1 三相DG系统负载侧逆变器输出电压自适应控制器设计 |
| 6.3.2 稳定性证明与分析 |
| 6.4 仿真与实验 |
| 6.5 本章小节 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加的科研项目和成果 |
（2）液压支架群多缸协同系统控制策略研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 选题背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 技术路线和总体框架 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 液压支架群多缸协同控制系统分析与建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 液压支架群多缸协同系统工作原理 |
| 2.3 液压支架推移油缸系统建模 |
| 2.4 液压支架群多缸系统仿真建模 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 拉架过程多缸协同系统控制策略研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 推移液压缸的单缸位置控制策略 |
| 3.3 推移液压缸的多缸位置同步控制策略 |
| 3.4 仿真研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 推溜过程多缸协同控制系统控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多缸协同推溜系统建模 |
| 4.3 基于耦合干扰观测器的多缸协同控制策略 |
| 4.4 仿真研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 多缸协同系统输出控制策略研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于神经网络干扰观测器的多缸协同拉架输出控制策略 |
| 5.3 基于神经网络逼近器的多缸协同推溜输出控制策略 |
| 5.4 仿真研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 多缸协同控制系统实验与分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 多缸协同控制系统实验台构成 |
| 6.3 多缸协同拉架控制方法验证 |
| 6.4 多缸协同推溜控制方法验证 |
| 6.5 多缸协同系统输出控制方法验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）多轴应急救援车辆主动悬架系统的控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 油气悬架的应用和研究现状 |
| 1.2.1 油气悬架的应用现状 |
| 1.2.2 油气悬架的研究现状 |
| 1.3 主动悬架控制策略的研究现状 |
| 1.3.1 主动悬架的应用现状 |
| 1.3.2 经典天棚阻尼控制策略 |
| 1.3.3 基于线性模型的控制策略 |
| 1.3.4 基于非线性不确定模型的控制策略 |
| 1.4 主动悬架与全轮转向系统集成控制策略的研究现状 |
| 1.4.1 主动悬架和转向系统集成控制策略的研究现状 |
| 1.4.2 多轴车辆全轮转向控制策略的研究现状 |
| 1.5 现有研究中存在的主要问题 |
| 1.6 本文的主要研究内容及章节安排 |
| 1.6.1 主要研究内容 |
| 1.6.2 章节安排 |
| 第2章 互联式油气悬架系统的非线性建模和特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 整车互联式油气悬架系统非线性建模 |
| 2.2.1 油气弹簧主要单元的数学模型 |
| 2.2.2 互联式油气弹簧的数学模型 |
| 2.2.3 二自由度油气悬架系统的数学模型 |
| 2.2.4 整车九自由度油气悬架系统的数学模型 |
| 2.3 互联式油气弹簧和整车互联式油气悬架系统特性分析 |
| 2.3.1 互联式油气弹簧的刚度特性和阻尼特性分析 |
| 2.3.2 刚度和阻尼参数对整车行驶平顺性的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于自抗扰技术的主动悬架系统非线性控制策略研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 整车主动悬架系统非线性建模与运动解耦 |
| 3.2.1 整车九自由度非线性不确定主动悬架系统模型 |
| 3.2.2 车身运动解耦 |
| 3.2.3 悬架系统的性能评估 |
| 3.3 基于非线性ESO的有限时间稳定输出反馈控制器设计 |
| 3.3.1 系统假设和几何齐次性理论相关引理 |
| 3.3.2 垂向运动有限时间稳定输出反馈控制器设计及稳定性证明 |
| 3.3.3 俯仰运动有限时间稳定输出反馈控制器设计 |
| 3.3.4 侧倾运动有限时间稳定输出反馈控制器设计 |
| 3.3.5 零动态稳定性分析及主动悬架系统的约束性能 |
| 3.4 仿真结果与分析 |
| 3.4.1 拱形路面输入 |
| 3.4.2 随机路面输入 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于位移控制的主动悬架系统控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 整车行驶平顺性控制思路 |
| 4.3 基于位姿偏差的主环控制器设计 |
| 4.4 考虑输出信号离散性的子环控制器设计 |
| 4.4.1 电液伺服作动器系统建模 |
| 4.4.2 NLSDESO及补偿控制器设计 |
| 4.4.3 NLSDESO的收敛性证明 |
| 4.4.4 电液伺服作动器混合系统的闭环系统稳定性证明 |
| 4.5 仿真结果与分析 |
| 4.5.1 不同控制增益下的仿真结果 |
| 4.5.2 不同采样周期下的仿真结果 |
| 4.5.3 不同控制方法下的仿真结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 多轴车辆主动悬架与全轮转向系统协调控制策略研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 主动悬架与全轮转向系统耦合动力学建模 |
| 5.2.1 主动悬架系统与转向系统的耦合机理分析 |
| 5.2.2 十一自由度非线性车辆模型 |
| 5.2.3 非线性Dugoff轮胎模型 |
| 5.3 全轮转向系统super-twisting滑模控制器设计 |
| 5.3.1 车辆操纵稳定性评价指标 |
| 5.3.2 有限时间稳定的相关引理 |
| 5.3.3 理想参考模型 |
| 5.3.4 super-twisting滑模控制率设计及稳定性证明 |
| 5.3.5 仿真结果与分析 |
| 5.4 多轴车辆主动悬架与全轮转向系统协调控制器设计 |
| 5.4.1 协调控制的评价指标选取 |
| 5.4.2 协调控制器设计 |
| 5.4.3 仿真结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 整车主动悬架系统试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 悬架单元试验平台搭建 |
| 6.3 液压作动器位置伺服控制试验结果分析 |
| 6.3.1 不同控制增益下的试验结果分析 |
| 6.3.2 不同采样周期下的试验结果分析 |
| 6.3.3 不同控制方法下的试验结果分析 |
| 6.4 整车试验平台搭建 |
| 6.5 实车道路试验结果分析 |
| 6.5.1 路障一下的试验结果分析 |
| 6.5.2 路障二下的试验结果分析 |
| 6.5.3 路障三下的试验结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 全文总结与展望 |
| 7.1 论文的主要工作 |
| 7.2 对未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录A 路面输入模型 |
| 附录A.1 拱形路面输入 |
| 附录A.2 随机路面输入 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）磁悬浮球系统非线性控制与仿真（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮技术概述 |
| 1.1.1 磁悬浮技术背景 |
| 1.1.2 磁悬浮技术简述及发展 |
| 1.2 课题研究的背景及意义 |
| 1.3 课题的国内外发展现状与研究趋势 |
| 1.3.1 课题的国内外发展现状 |
| 1.3.2 课题的研究趋势 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 磁悬浮球系统的工作原理及模型建立 |
| 2.1 磁悬浮球系统的组成及工作原理 |
| 2.2 磁悬浮球系统建模 |
| 2.2.1 电磁铁电路部分建模 |
| 2.2.2 磁悬浮球系统动力学建模 |
| 2.3 磁悬浮球系统线性化模型 |
| 2.4 磁悬浮球系统线性模型控制分析 |
| 2.4.1 可控可观性 |
| 2.4.2 阶跃响应 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 基于GA的磁悬浮球系统的Anti-windup变结构PI控制 |
| 3.1 PID控制基本原理 |
| 3.2 Anti-windup PI控制器设计 |
| 3.2.1 饱和的基本概念 |
| 3.2.2 抗饱和方法 |
| 3.2.3 Anti-windup PI控制器 |
| 3.3 GA参数优化 |
| 3.3.1 遗传算法基本原理 |
| 3.3.2 遗传算法的问题描述 |
| 3.3.3 遗传算法的运算过程 |
| 3.4 仿真结果与分析 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 磁悬浮球系统的反步滑模变结构控制 |
| 4.1 滑模变结构控制基本理论 |
| 4.1.1 滑模变结构控制的理论发展 |
| 4.1.2 滑模变结构控制的定义与基本原理 |
| 4.1.3 滑模变结构控制的基本设计方法 |
| 4.1.4 滑模变结构控制抖振问题 |
| 4.2 反步控制的基本理论 |
| 4.3 磁悬浮球系统反步滑模控制器的设计 |
| 4.3.1 反步滑模控制器设计 |
| 4.3.2 稳定性分析 |
| 4.3.3 仿真结果与分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 基于三步法的磁悬浮球系统控制设计 |
| 5.1 三步法 |
| 5.1.1 三步法的基本原理 |
| 5.1.2 三步法的二阶非线性系统应用示例 |
| 5.2 磁悬浮球系统三步非线性控制器 |
| 5.2.1 控制器推导 |
| 5.2.2 稳定性与鲁棒性分析 |
| 5.2.3 仿真结果与分析 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 总结 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（5）钻式采煤机偏斜机理及自动换钻控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 选题背景及意义 |
| 1.3 全液压钻式采煤机概述 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 研究中存在的问题 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 2 钻式采煤机偏斜机理 |
| 2.1 屈曲失稳作用下偏斜机理 |
| 2.2 煤层地质构造作用下偏斜机理 |
| 2.3 钻具组合作用下偏斜机理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 钻式采煤机偏斜特性研究 |
| 3.1 试验装置及材料 |
| 3.2 钻削机构偏斜特性试验研究 |
| 3.3 钻削机构偏斜特性数值模拟研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 钻式采煤机定向钻进纠偏控制研究 |
| 4.1 新型钻削机构结构 |
| 4.2 定向纠偏控制系统数学模型 |
| 4.3 基于反步法的定向钻进自适应控制 |
| 4.4 基于干扰观测器的定向钻进自适应控制 |
| 4.5 定向钻进控制试验研究 |
| 4.6 样机试验 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 钻式采煤机自动换钻控制研究 |
| 5.1 自动换钻控制系统试验装置 |
| 5.2 自动换钻控制系统数学模型 |
| 5.3 自动换钻控制系统摩擦模型 |
| 5.4 基于Lu Gre模型的自动换钻自适应控制策略研究 |
| 5.5 基于Lu Gre模型的钻机自动换钻自适应鲁棒控制策略 |
| 5.6 自动换钻控制试验研究 |
| 5.7 自动换钻样机试验 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）全液压驱动球型手腕系统特性及姿态控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的目的和意义 |
| 1.2 课题相关研究综述 |
| 1.2.1 机械手腕研究综述 |
| 1.2.2 机械手(腕)控制系统研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 全液压驱动球形手腕机械结构分析 |
| 2.1 手腕机构组成与工作原理 |
| 2.1.1 手腕各关节机构组成 |
| 2.1.2 手腕各关节工作原理 |
| 2.2 手腕驱动方案分析 |
| 2.2.1 电机驱动方案存在的问题 |
| 2.2.2 液压驱动方案的优势 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 全液压驱动球型手腕系统模型及特性分析 |
| 3.1 侧摆关节单独运动系统模型与特性分析 |
| 3.1.1 侧摆关节单独运动系统模型建立 |
| 3.1.2 侧摆关节单独运动系统模型分析 |
| 3.2 俯仰关节单独运动系统模型与特性分析 |
| 3.2.1 俯仰关节单独运动系统模型建立 |
| 3.2.2 俯仰关节单独运动系统模型分析 |
| 3.3 手腕输出端姿态轨迹跟踪系统模型与特性分析 |
| 3.3.1 手腕输出端姿态轨迹跟踪系统动态模型建立 |
| 3.3.2 手腕输出端姿态轨迹跟踪系统模型特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 全液压驱动手腕控制策略研究 |
| 4.1 侧摆关节独自运动控制策略研究及仿真验证 |
| 4.1.1 侧摆关节独自运动控制策略研究 |
| 4.1.2 虚拟样机仿真平台简介 |
| 4.1.3 侧摆关节独自运动控制策略仿真研究 |
| 4.2 俯仰关节独自运动控制策略研究及仿真验证 |
| 4.2.1 俯仰关节独自运动控制策略研究 |
| 4.2.2 俯仰关节独自运动控制策略仿真研究 |
| 4.3 手腕关节同时动作姿态控制策略研究及仿真 |
| 4.3.1 手腕姿态控制策略研究 |
| 4.3.2 手腕各关节同时动作姿态控制策略仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）基于反步与QP联合的倾转四旋翼运动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 倾转旋翼飞行器概述 |
| 1.2.1 固定翼倾转旋翼飞行器 |
| 1.2.2 多旋翼倾转旋翼飞行器 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 异构飞行器研究现状 |
| 1.3.2 飞行器先进控制方法研究现状 |
| 1.4 论文研究内容与安排 |
| 第2章 倾转四旋翼系统建模 |
| 2.1 倾转旋翼飞行器结构与飞行原理 |
| 2.1.1 飞行器结构方案 |
| 2.1.2 飞行器飞行原理 |
| 2.2 飞行器运动学建模 |
| 2.2.1 参考坐标系建立 |
| 2.2.2 运动参数定义 |
| 2.2.3 坐标变换 |
| 2.3 飞行器动力学建模 |
| 2.3.1 模型假设 |
| 2.3.2 控制力与控制力矩 |
| 2.3.3 重力与重力矩 |
| 2.3.4 风阻力与阻力矩 |
| 2.3.5 飞行器六自由度动力学模型 |
| 2.4 倾转旋翼飞行器数学模型验证 |
| 2.4.1 经典“X”型四旋翼运动模型 |
| 2.4.2 开环响应仿真实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 倾转四旋翼轨迹跟踪控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 反步控制法基本理论 |
| 3.3 轨迹跟踪控制器设计 |
| 3.3.1 问题描述 |
| 3.3.2 滤波器设计 |
| 3.3.3 积分滤波反步轨迹跟踪控制器设计 |
| 3.3.4 非奇异终端滑模观测器设计 |
| 3.4 仿真试验分析 |
| 3.4.1 仿真参数 |
| 3.4.2 空间轨迹跟踪能力分析 |
| 3.4.3 非奇异终端滑模观测性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 倾转四旋翼控制分配方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 广义逆法控制分配 |
| 4.2.1 问题描述 |
| 4.2.2 线性无约束分配 |
| 4.3 二次规划控制分配 |
| 4.3.1 目标函数 |
| 4.3.2 约束条件 |
| 4.3.3 二次规划法概述 |
| 4.3.4 非线性约束分配 |
| 4.4 仿真试验分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 样机试制与分析 |
| 5.1 实验平台 |
| 5.1.1 实验整体方案 |
| 5.1.2 硬件平台设计 |
| 5.1.3 软件平台 |
| 5.2 样机实验测试 |
| 5.2.1 螺旋桨性能测试 |
| 5.2.2 整机性能测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）电力系统水冲洗旋翼无人机的抗干扰控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 无人机应用 |
| 1.2.2 无人机控制 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 基础理论与数学知识 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非线性系统稳定性理论 |
| 2.3 反步控制简介 |
| 2.4 滑模控制简介 |
| 2.5 扩张状态观测器简介 |
| 2.6 无人机基础知识介绍 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 针对回冲力的无人机抗干扰控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 四旋翼无人机动力学模型 |
| 3.2.1 坐标系定义 |
| 3.2.2 坐标系转换 |
| 3.2.3 动力学模型 |
| 3.3 回冲力模型 |
| 3.4 无人机控制器设计 |
| 3.4.1 位置控制器设计 |
| 3.4.2 期望姿态角的解算 |
| 3.4.3 姿态控制器设计 |
| 3.5 数值仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 针对未知扰动的无人机抗干扰控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于反步滑模法的控制器设计 |
| 4.2.1 位置控制器设计 |
| 4.2.2 姿态控制器设计 |
| 4.3 基于扩张状态观测器的控制器设计 |
| 4.3.1 位置控制器设计 |
| 4.3.2 姿态控制器设计 |
| 4.4 仿真实验 |
| 4.4.1 数值仿真 |
| 4.4.2 清洗实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（9）摩擦式电液负载模拟器加载性能及控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 负载模拟器原理和技术指标 |
| 1.2.1 负载模拟器原理及主要问题 |
| 1.2.2 负载模拟器性能指标 |
| 1.3 国内外相关方向研究现状 |
| 1.3.1 负载模拟器样机及产品研制概况 |
| 1.3.2 负载模拟器多余力矩抑制方法研究现状 |
| 1.3.3 阀控式电液伺服系统控制方法研究现状 |
| 1.3.4 摩擦驱动应用及摩擦材料概述 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 摩擦式电液负载模拟器原理及加载性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 液压马达加载式负载模拟器多余力矩及其补偿方法分析 |
| 2.2.1 液压马达加载式负载模拟器多余力矩分析 |
| 2.2.2 多余力矩补偿法设计 |
| 2.2.3 多余力矩及补偿方法仿真分析 |
| 2.3 摩擦式电液负载模拟器原理方案 |
| 2.4 摩擦式电液负载模拟器系统数学模型 |
| 2.4.1 被测试舵机系统数学模型 |
| 2.4.2 摩擦式电液负载模拟器数学模型 |
| 2.5 摩擦式电液负载模拟器加载性能分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 摩擦式电液负载模拟器摩擦特性及性能影响因素研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 摩擦式电液负载模拟器摩擦生热与磨损理论 |
| 3.2.1 摩擦生热 |
| 3.2.2 摩擦磨损 |
| 3.3 摩擦副材料性能实验 |
| 3.3.1 摩擦材料选取 |
| 3.3.2 摩擦材料性能实验 |
| 3.3.3 摩擦材料实验总结 |
| 3.4 摩擦式电液负载模拟器性能影响因素分析 |
| 3.4.1 摩擦系数及其变化对加载性能的影响 |
| 3.4.2 摩擦组件惯量对加载性能的影响 |
| 3.4.3 摩擦温升对加载性能的影响 |
| 3.4.4 摩擦副间隙对加载性能的影响 |
| 3.5 摩擦式电液负载模拟器系统结构及参数优化 |
| 3.5.1 加载组件结构改进 |
| 3.5.2 摩擦组件结构改进 |
| 3.5.3 摩擦片结构参数优化 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 摩擦式电液负载模拟器控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统辨识与自适应滤波器设计 |
| 4.3 考虑测量噪声的摩擦式电液负载模拟器非线性平坦控制 |
| 4.3.1 控制问题描述 |
| 4.3.2 摩擦式电液负载模拟器系统平坦输出控制 |
| 4.3.3 基于奇异摄动理论的平坦控制 |
| 4.3.4 仿真验证 |
| 4.4 考虑输入饱和的摩擦式电液负载模拟器鲁棒抗扰控制 |
| 4.4.1 问题描述及控制模型建立 |
| 4.4.2 递推反步设计法 |
| 4.4.3 考虑系统输入饱和的动态面鲁棒抗扰控制 |
| 4.4.4 仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 摩擦式电液负载模拟器加载性能实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 液压马达加载式负载模拟器多余力矩及加载性能实验 |
| 5.2.1 液压马达加载式负载模拟器实验系统 |
| 5.2.2 多余力矩及加载性能实验 |
| 5.3 摩擦式电液负载模拟器加载性能实验 |
| 5.3.1 摩擦式电液负载模拟器实验系统 |
| 5.3.2 力矩跟踪过零结构补偿效果实验 |
| 5.3.3 舵机系统运动对摩擦式电液负载模拟器性能影响实验 |
| 5.3.4 基于奇异摄动理论的平坦控制实验 |
| 5.3.5 动态面鲁棒抗扰控制实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）初级永磁直线电机自适应反步控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 直线电机控制策略研究现状 |
| 1.2.1 传统控制方法 |
| 1.2.2 现代控制方法 |
| 1.2.3 智能控制方法 |
| 1.3 本文主要研究思路与内容 |
| 2 初级永磁直线电机数学模型与直接推力控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 初级永磁直线电机基本结构及工作原理 |
| 2.2.1 基本结构 |
| 2.2.2 工作原理 |
| 2.3 初级永磁直线电机数学模型 |
| 2.3.1 坐标变换 |
| 2.3.2 各坐标系下的数学模型 |
| 2.4 考虑边端效应的初级永磁直线电机数学模型 |
| 2.4.1 直线电机的边端效应 |
| 2.4.2 考虑边端效应的初级永磁直线电机数学模型 |
| 2.5 初级永磁直线电机直接推力控制 |
| 2.5.1 空间电压矢量 |
| 2.5.2 磁链与推力的滞缓控制 |
| 2.5.3 扇区判断 |
| 2.5.4 开关表设定 |
| 2.6 小结 |
| 3 初级永磁直线电机自适应反步控制器设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 反步控制方法原理 |
| 3.3 基于反步法的自适应控制 |
| 3.3.1 自适应控制基本原理 |
| 3.3.2 自适应反步法设计 |
| 3.4 初级永磁直线电机自适应反步控制器设计 |
| 3.5 实验仿真与结果分析 |
| 3.6 小结 |
| 4 基于改进粒子群算法的自适应反步控制器优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 粒子群算法原理 |
| 4.3 粒子群算法的改进 |
| 4.3.1 带有惯性权重的改进粒子群算法 |
| 4.3.2 带有加速因子的改进粒子群算法 |
| 4.3.3 混合群体协同粒子群 |
| 4.3.4 自组织粒子群算法 |
| 4.4 基于改进粒子群算法的自适应反步控制器优化设计 |
| 4.5 实验仿真与结果分析 |
| 4.6 小结 |
| 5 命令滤波器自适应RBF神经网络反步控制器的设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 RBF神经网络 |
| 5.2.1 RBF神经网络概述 |
| 5.2.2 RBF神经网络结构 |
| 5.3 动态面控制 |
| 5.4 自适应RBF神经网络命令滤波器反步控制器设计 |
| 5.5 实验仿真与结果分析 |
| 5.6 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点摘要 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、反步方法原理及在非线性鲁棒控制中的应用（论文参考文献）
- [1]分布式发电系统中变速风电机组及逆变器控制方法研究[D]. 侯波. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]液压支架群多缸协同系统控制策略研究[D]. 王云飞. 中国矿业大学, 2021
- [3]多轴应急救援车辆主动悬架系统的控制策略研究[D]. 杜苗苗. 吉林大学, 2021(01)
- [4]磁悬浮球系统非线性控制与仿真[D]. 杨瑶. 吉林化工学院, 2021(01)
- [5]钻式采煤机偏斜机理及自动换钻控制研究[D]. 姬会福. 中国矿业大学, 2021
- [6]全液压驱动球型手腕系统特性及姿态控制方法研究[D]. 吉鑫浩. 太原理工大学, 2021(01)
- [7]基于反步与QP联合的倾转四旋翼运动控制研究[D]. 李继财. 吉林大学, 2021
- [8]电力系统水冲洗旋翼无人机的抗干扰控制研究[D]. 白若蓉. 中国科学技术大学, 2021(08)
- [9]摩擦式电液负载模拟器加载性能及控制策略研究[D]. 荆成虎. 哈尔滨工业大学, 2021
- [10]初级永磁直线电机自适应反步控制研究[D]. 王一名. 沈阳工程学院, 2021