关键词： 果园履带车   自动导航   模糊控制   自适应控制决策   嵌入式系统  

摘要： 为提高果园履带车自动导航精度和稳定性,兼顾成本和作业效率,提出一种基于模糊控制的自适应导航控制决策方法,并设计开发了一种自动导航嵌入式控制系统。首先,对果园履带车自动导航控制系统整体架构进行设计;其次,确定各关键子系统硬件和软件结构;再次,基于模糊控制与传统PID控制方法研究自适应导航控制决策方法,并基于MatLab/Simulink平台进行建模仿真;最后,将自动导航自适应嵌入式控制系统应用于果园履带车上进行性能评估,以及自适应控制和传统控制两种模式下的果园履带车自动导航过程对比试验。仿真结果表明:模糊PID控制方法的上升时间、超调量和稳态误差分别为0.17s、4.02%和±0.15%,相较于传统控制方法分别优化了5.88%、41.31%和34.78%。验证试验表明:自适应控制方式下果园履带车自动导航的横向偏差和纵向偏差平均值分别为6.24、9.65cm,相比于传统控制方式偏差平均值分别减小了33.97%和12.67%。所提出的果园履带车自动导航自适应控制方法和设计的嵌入式控制系统,不仅能够实现果园履带车自动导航过程的自适应调整,而且提高了自动导航的精度,保证了行驶的稳定性,可为果园履带车实际生产操作提供参考。

关键词： 下沉式地铁检修库   环控系统   气流组织   智能化控制  

摘要： 地铁检修库内空气品质和作业人员职业健康安全得到广泛关注。以某下沉式地铁检修库为研究对象,通过现场调研及实测发现既有库区存在空气质量问题,研究设计一种基于人工智能理论的下沉式地铁检修库环控系统,预设系统模块,根据导入作业计划,智能化GIS平台先按预设程序启动系统,待系统运行稳定后,根据传感器反馈的系统运行状态参数,不断调整控制策略,将经验与计算相结合,满足库内空气品质目标,实现了智能控制,满足地铁行业智慧运维要求。

关键词： 自适应控制   分布式最优一致   固定时间控制   正弦函数  

摘要： 本文研究了连续多智能体系统的分布式最优一致性问题,即通过智能体之间的信息交互协同寻找全局成本函数的最小点,其中全局成本函数由各智能体的局部成本函数求和所得.基于零梯度和方法与固定时间机制,本文提出了一种新型分布式非线性一致性策略,实现了智能体在固定时间的最优一致性.其次,本文所提算法利用滑模技术实现了智能体初始状态自由.并证明出所提算法收敛上界是某正弦函数的零点,与初始状态无关.最后,通过三组案例仿真验证了所设计算法的有效性.

关键词： 反步控制   神经网络   Buck变换器   自适应控制   观测器  

摘要： 针对Buck型降压变换器在负载投切、输入电压波动等情况下的控制问题，基于反步法设计了一种自适应神经网络反步控制方案。首先，应用径向基神经网络（RBFNN）设计自适应律，在线逼近系统中包含负载电阻项的非线性函数，以提升输出电压的恢复速度和稳定性。然后，引入广义比例积分观测器与神经网络自适应律分工处理系统中存在的不同类型扰动，以增强控制器的抗干扰能力。最后，结合反步控制与神经网络自适应技术，设计了Buck型降压变换器的自适应神经网络反步控制（ANNBC）。实验表明，所提方案在负载投切阶段将最大偏离电压从0.87 V减少到0.35 V，验证了该方案的有效性和优越性。

关键词： 智能灌浆   压力控制   智能控制   积分滑模   动态响应  

摘要： 智能灌浆技术在水利工程和地基加固中起着至关重要的作用。目前在注浆过程中，注浆压力和单位注浆速率主要依赖人工调节控制，存在灌浆精度低、超压频繁等问题。本研究设计了一种智能灌浆压力控制系统，集成了调压平台、智能控制单元和上位机主控中心，能够控制压力并处理实时数据，确保灌浆过程的稳定性和安全性。系统硬件包括注浆泵、分流阀、进浆流量计、压力表、回浆流量计和电动调节阀等关键组件，通过PLC与电动调节阀的结合，实时调整返浆压力，保持压力的稳定和精准控制。设计了灌浆过程数据采集及压力稳定性控制逻辑程序，灌浆压力控制采用积分滑模控制器，并对其在动态和干扰工况下的性能进行了验证，结果表明该控制器能够快速响应压力变化，适应不同的灌浆需求，提升了灌浆作业的自动化和智能化水平。本文详细设计了智能灌浆系统，研究了不同压力控制算法的应用效果，并在实际工程中进行了验证。研究结果表明，智能灌浆系统运行稳定，压力控制精准，为智能灌浆技术广泛应用提供了坚实基础，具有广阔的应用前景。

关键词： 深空引力波   模型预测控制   扰动观测器   鲁棒控制   干扰估计  

摘要： 为提升空间引力波探测任务中检验质量释放阶段的控制器抗干扰性能，提出了一种面向检验质量稳态建立的基于扰动观测器的渐进管道模型预测控制算法。一方面，采用扰动观测器提高控制器抗干扰性能，利用虚拟回路技术将扰动观测器的设计问题归结为标准H∞混合灵敏度优化问题并实现高精度估计。另一方面，设计了渐进管道模型预测控制，利用有效集法求解优化问题，结合扰动观测器的扰动估计值实现了强干扰和强执行约束下的高精度检验质量抗扰控制。最后该方法在航天器-双检验质量全自由度仿真平台上进行了仿真验证，在基本噪声及干扰的基础上引入0.1 Hz的正弦匹配干扰和阶跃匹配干扰，结果表明扰动观测器对扰动实现了准确估计，该方法能够在干扰下实现对检验质量的高精度控制，同时对量测噪声起到抑制作用。

关键词： 压电定位平台   伪随机二值信号   频率响应模型   模型不确定性   H∞鲁棒控制  

摘要： 本文为提高压电定位平台的跟踪精度及扰动抑制的能力.首先,在Prandtl-Ishlinskii模型建模及逆补偿的基础上,利用伪随机二值信号及相关函数计算方法辨识出伪线性动态系统的频率响应模型及标称模型.其次,在频域内对简化过程中的不确定性进行建模.然后,考虑模型的加性不确定性、外界扰动及测量噪声的影响,设计H∞鲁棒控制器保证闭环鲁棒性,根据标称模型设计前馈控制器保证系统的跟踪精度.最后,实验结果表明:压电定位平台在H∞鲁棒控制器及前馈控制器作用下,可以有效地跟踪1-100Hz频率范围内的多幅值及复合频率位移轨迹.对于多幅值位移轨迹,相对误差低于5.74%,均方根误差低于0.7174μm.对于复合频率位移轨迹,相对误差低于1.31%,均方根误差低于0.1375μm.

关键词： 自适应控制   分布式控制   车辆队列系统   预设时间观测器   预设性能   容错控制  

摘要： 在智能交通领域,车辆队列系统的协同跟踪控制是改善交通效率低下的有效手段,并且实现车辆队列系统的精确快速跟踪至关重要.因此,针对车辆队列系统的协同跟踪控制问题,本文提出了一种分布式预设时间观测器.该观测器旨在使跟随车能够在预设时间内成功跟随领航车的状态,其中领航车的输入对于部分跟随车不可用.随后,为了保证跟踪性能,需要构建预设性能函数.然而,在车辆队列系统中途停止并重新启动,或者改变领航车的动态时,会导致性能函数的重新选择,从而需要重新设计控制方案.为了消除这一限制,本文设计了一种不依赖于初始条件的性能函数,并基于观测结果构建了预设性能下的跟踪控制协议,以在保证暂态和稳态性能的前提下实现系统的精确快速跟踪.此外,为增强车辆队列系统的安全性,本文提出了自适应补偿控制方案,用以解决系统执行器故障问题.所提出的控制方案能够在系统达到稳定的同时,确保所有车辆在运行时保持安全间距.最后,通过仿真结果验证了所提出算法的有效性.

关键词： 机械臂   预设性能函数   固定时间控制   反演控制   自适应控制  

摘要： 针对具有非线性特性和不确定性的机械臂轨迹跟踪控制问题，提出一种角度和角速度跟踪误差瞬态性能可预设、系统状态变量上界可预估的固定时间反演自适应控制方法。首先，构建跟踪误差与性能约束函数的比值变量，并基于该比值变量构建Lyapunov函数，避免了非线性约束向无约束变量的转换，简化了控制器结构.接着，设计自适应律在线估计系统的不确定项，给出了一种固定时间收敛的控制器，使得角度/角速度跟踪误差按照预先设定的性能函数收敛，在加快误差收敛速度的同时保证了轨迹跟踪精度和瞬态性能。然后， Lyapunov 理论证明了闭环系统的跟踪误差在固定时间内收敛，且固定收敛时间上界与初始状态无关，并给出预估角度/角速度和控制输入上界的计算方法.最后，数值仿真验证了二自由度机械臂轨迹跟踪控制问题，结果表明，本文所提出的控制器可保证机械臂的角度/角速度跟踪误差按照预设性能函数约束，在固定时间内收敛，具有良好的瞬态性能和跟踪精度。

关键词： 数据池   智能控制   非模型   多传感器   数据融合  

摘要： 如何将复杂系统中各种传感器测量信息进行有效融合，从而形成系统智能控制的依据，是当前智能化领域研究的热点。传统的多传感器数据融合结构一旦确定便无法改变，既缺少足够的弹性计算能力保障，限制了其它传感器的加入，也阻碍了系统多传感器网络的构建。为了能够形成传感器网络以汇聚全面的系统数据，提出数据智能融合方法。首先借鉴云计算中的数据池思想，在架构上设计基于数据池的数据流动结构，传感器测量信息被汇聚在数据池中，相关算法被视同为服务，解决了数据处理的弹性计算能力问题；其次，经服务处理后的数据池数据，按需求被推送到控制系统，保证了数据处理与控制分离，形成以数据池为中心的星状传感器网络；最后，设计了基于检测信号的通用非模型数据融合算法框架，通过信号分解后的系数进行拟合，再利用重构信号进行状态修正，完全摆脱了对系统模型的依赖，将数据融合计算形成了服务，大大降低了后期由于传感器引入对系统控制的影响。通过从设计思想、结构演进过程和特性分析对数据智能融合方法的分析表明，其具备较高的可行性和有效性。该方法的提出可以为我国复杂系统智能控制领域研究提供一条新的思路。