关键词： 永磁同步电机   模糊神经网络   矢量控制   无速度传感器  

摘要： 随着经济的发展,工业自动化程度不断提高,永磁同步电机被广泛应用在化工行业领域内,具有体积小、重量轻、寿命长、稳定性高等优点。就目前而言,PID控制因其结构简单、可靠性高且技术成熟而广泛应用于大部分控制领域,但是永磁同步电机为非线性系统,耦合度高,传统的PID控制无法满足其精度高、响应速度快的要求,针对这个问题,设计了模糊神经网络控制器,主要研究内容如下:首先,从机械结构和类型,对永磁同步电机进行了分类并做出了详细介绍,阐述了永磁同步电机中三种常用的坐标系及坐标系之间的相互转化,并在不同坐标系下建立了永磁同步电机的数学模型。其次,分析了永磁同步电机矢量控制的原理及其控制策略,阐述了模糊控制和神经网络控制的控制策略,从而延伸到模糊神经网络控制,详细介绍了模糊神经网络的结构特点,提出了通过模糊神经网络对规则层到输出层每个权重参数的修正,实现对永磁同步电机的稳定控制。分析了传统滑模观测器原理,并在此基础上构造了自适应滑模观测器方程,并验证了自适应滑模观测器的可行性。然后,为了验证模糊神经网络控制算法以及无速度传感器算法的可行性,通过MATLAB/SIMULINK搭建仿真模型,对模糊神经网络算法和传统PID算法进行仿真实验和对比,通过实验数据对比验证了算法的可行性与优势。最后,搭建了永磁同步电机硬件实验平台,通过上位机软件将SIMULINK仿真转换为C程序下载到控制器内。通过硬件平台分别进行带负载启动和期望转速突变实验,实验结果表明系统能够按照期望转速快速响应,且能够平稳运行,验证了模糊神经网络算法的可行性以及无速度传感器算法的可行性。

摘要： 当前，由于常规集散控制系统（DCS）对信号累积的影响不够显著，多组电气设备的运行效率无法有效提升。因此，电气设备逐渐开始采用以现场总线技术为支撑的智能化控制系统。在硬件方面，智能化控制系统可以通过模拟信号的发送回路，实现对电动机转速的控制；在软件方面，智能化控制系统可以采用模糊控制的方法转换电气设备信号。此外，本文还通过实验证明：若采用多组电气装置协同工作作为控制条件，以设备的日运转速率和月运转速率为指标，则与常规集散控制系统相比，在智能化控制系统下，电气设备的日运转速率、月运转速率分别提高了35.36%和37.21%。

关键词： 阀控缸   不确定性   LuGre模型   积分鲁棒控制   自适应控制  

摘要： 液压机的运行控制精度是衡量液压机的重要指标,直接影响成形产品的质量和模具的使用寿命。液压机阀控缸系统具有控制精度高、动态响应速度快、刚度好、稳定性较强等特点,广泛应用在各种高精度工件成形中。液压机阀控缸系统的运行精度,取决于建立的数学模型的精准程度以及基于模型设计的控制器的性能。因此,为了进一步提高其运行精度,对其电液伺服系统的非线性建模和高性能控制器设计进行研究具有重要意义。 首先,本文描述了液压机阀控缸系统的主要组成部件与基本原理,建立了阀控非对称液压缸系统的非线性数学模型,分析了阀控缸系统的参数不确定性、不确定非线性和模型中的非线性特性,如摩擦非线性。非线性摩擦作为其控制难点之一,会导致液压缸发生爬行或抖振,甚至使系统失稳。利用双曲正切函数修正的连续可微的LuGre摩擦模型对非线性数学模型进行摩擦补偿,提高液压机阀控缸系统的位置控制精度。 其次,针对修正的LuGre摩擦模型中参数不确定和鬃毛变形量不可知问题,分别设计了参数自适应律和双观测器。为增强控制器的鲁棒性,引入误差符号积分项,设计自适应增益迭代积分鲁棒控制器,以抑制模型中残余的参数不确定性、不确定非线性。利用反步设计将摩擦补偿和自适应增益迭代积分鲁棒控制相结合,提出了基于修正LuGre的摩擦补偿自增益迭代积分鲁棒控制。通过李雅普诺夫稳定性理论证明了所设计的控制器是渐近稳定的。在MATLAB/Simulink中进行仿真分析,将所设计控制器对正弦位置信号和液压机工作位移信号进行跟踪,与其他六种鲁棒控制器相比,采用所设计控制器的液压机跟踪误差最小,收敛速度最快,鲁棒性最强。 最后,搭建液压机阀控缸实时控制实验台,进行相关实验验证。采用基于修正LuGre的摩擦补偿自增益迭代积分鲁棒控制器跟踪正弦位移信号,位移最大误差为14.876mm,最终最大误差为2.844mm,最终平均误差为0.278mm;对液压机工作位移信号进行跟踪,位移最大误差为11.402mm,最终最大误差为7.819mm,最终平均误差为0.366mm。所设计的控制器与其他鲁棒控制器的跟踪效果相比,跟踪误差最小,误差收敛速度最快,鲁棒性最强,进一步验证了本文提出的非线性建模方法及设计的控制器的有效性与优越性。

关键词： 下肢康复机器人   不确定因素   动力学分析   鲁棒控制  

摘要： 人口老龄化已经成为全球的普遍现象,我国人口老龄化规模大、程度深,且发展迅速。近年来由脑卒中等中枢神经系统疾病所引发的下肢运动系统功能障碍的患者人数在逐年增加。科学有效的康复运动是患者恢复健康的关键,传统康复训练在很大程度上依赖于康复医疗人员,而且受医务人员的体力精力的影响,很难完成具有针对性且高强度的康复训练。随着机器人技术的不断进步以及下肢康复机器人相关研究的深入,大量康复机器人投入使用且正在逐渐取代康复医疗人员,极大的缓解了医疗资源不足的窘境。但下肢康复机器人是一个复杂的非线性系统,控制过程中存在各种不确定因素,这些不确定因素会造成系统不稳定,进而影响机器人的控制效果,甚至对患者造成二次伤害。因此考虑如何抑制不确定因素的影响,对下肢康复人机系统进行精确控制的研究很有必要。 本文考虑下肢康复人机系统中的不确定因素,对系统的轨迹跟踪控制进行重点研究,研制了下肢康复机器人实验平台,并通过仿真和实验证明了所设计控制方法的有效性。主要研究内容如下: 1、首先对下肢康复机理及各关节运动特点进行分析,并通过软件生成正常人体的步态轨迹,完成下肢康复机器人主要尺寸和驱动方式的确定,明确下肢康复机器人的设计要求,并基于设计要求进行机器人整体结构设计。 2、建立考虑系统不确定因素的下肢康复人机系统动力学模型。首先建立简化的人机系统物理模型,并对系统不确定因素来源梳理分析。然后基于Lagrange方法完成下肢康复人机系统的动力学分析,建立了单侧下肢康复人机系统动力学模型,为控制方法研究奠定理论基础。 3、基于线性二次型最优控制理论,考虑系统不确定性,提出了下肢康复人机系统的LQR控制方法,并进行仿真验证。其次,提出一种可补偿不确定因素影响的高阶鲁棒控制器,并仿真验证和对比分析。 4、搭建下肢康复机器人实验平台。首先进行下肢康复机器人实验平台的软硬件设计和硬件选型,并完成平台搭建。然后进行控制实验,通过控制实验证明了所设计控制方法的有效性和控制系统的可行性。

关键词： 自适应控制   模糊逻辑   反步法设计   不确定非线性系统  

摘要： 由于系统本身的不确定性以及外界干扰所带来的不确定性问题，例如系统模型不确定、电源系统的热电效应、闪电干扰、噪声扰动以及温湿度的不确定变化，不确定系统在物理以及工程系统中被广泛提及。在处理不确定系统的时候，系统的不确定性将会给系统控制器设计带来极大的困难。传统的控制器难以处理这类不确定系统主要有以下两方面原因：一方面是当存在外界不确定扰动时，所得到的控制器将会对系统的稳定性以及精确性有非常大的负面影响;另一方面是缺乏系统不确定项的先验知识的时候，控制器设计将会面临很大挑战。因此，如何通过设计非线性控制器去抵消不确定性对闭环系统稳定所带来的破坏性影响是一个具有理论与工程重大意义的课题。本文还研究了在不确定非线性多智能体系统中出现的领导者状态未知情况下的固定时间观测器研究，并且实现了固定时间预定精度的领导者追踪控制。针对该课题，本文以Lyapunov法为分析设计基础，以反步法为技术框架，通过结合自适应控制，模糊逻辑系统，有限时间/固定时间控制方法，拟解决如下控制问题：　　（1）针对存在未知时变参数的不确定非线性系统，本文通过结合自适应控制以及标量替换法，拟解决持续时变参数所带来的未知时变扰动问题。　　（2）针对存在未知非线性扰动的时变不确定系统，传统的自适应方法难以处理。本文通过结合自适应控制与模糊逻辑系统，并且引入了一种新颖的虚拟控制器设计。通过该设计，系统在实现稳态追踪的基础上，还实现了固定时间预定精度的系统追踪性能。同时，本文还在虚拟控制器的设计中，引入了规避奇异点设计，解决了控制器的奇异性以及扰动问题。　　（3）多智能体系统中存在着领导者状态缺失这一种特殊情况，在这种情况下想使用传统的控制方法实现多智能体协同控制是不现实的的。尤其在非线性不确定高阶多智能体系统中，传统的观测器无法使用。本文引入了一种新颖的固定时间模糊观测器，通过在观测器中结合模糊逻辑系统，该观测器可以在固定时间内对领导者的状态进行估计，为接下来的领导者追踪设计打下了基础。　　（4）针对领导者状态缺失的不确定非线性高阶多智能系统的领导者追踪设计，本文提出了一种新的基于固定时间模糊观测器的自适应模糊固定时间控制器。该控制器首先通过利用自适应模糊控制对系统不确定非线性的特殊逼近形式，将其引入观测器中实现对领导者状态的固定时间预估，然后利用预估的状态对追随者进行控制器设计，使其可以在固定的时间内追踪上领导者的状态，并且追踪精度可以根据用户进行自定义设计。本文还在虚拟控制器的设计中引入了规避奇异点的设计，避免了控制器在奇异点附近引起的奇异性以及震颤问题。

关键词： 计算机网络  

ISBN: (纸本)9787565450181

摘要： 本书研究动态网络环境中的资源智能调度方法, 围绕四个问题展开研究工作, 提出了有效调度网络资源的方法。现代经济社会正处于计算机网络、企业生产网络、物流配送网络、供应链网络等拥有网络状拓扑的环境。在此动态网络环境中, 实现网络资源、服务资源等多样化资源的智能调度和管理, 对网络所支撑的业务的性能具有重要意义。

关键词： 低压注塑机   熔融单元   有限元仿真   LQG控制   测控系统  

摘要： 近年来,由于塑料制品在工业和生活中应用日益广泛,我国低压注塑技术得到快速发展。目前,多数嵌入式设备电路板的封装保护都由低压注塑技术实现,这要求低压注塑机具有更高的注塑效率和精度。影响低压注塑机注塑效率和质量的主要因素为熔融单元的温度控制水平,因此,研发更加稳定、快速的低压注塑机熔融单元有利于提高我国低压注塑机的生产效率和产品质量。本文设计了一种以竖式结构为基础应用线性二次型高斯LQG(Linear Quadratic Gaussian)控制算法的鲁棒控制系统,该竖式机械结构配合鲁棒控制系统可提高熔融单元的升温速率,降低熔融单元的炭化程度。 本文首先研究了传统低压注塑工艺,了解传统熔融单元的控制思路;分析传统熔融单元面临的加热效率低、胶料炭化和结块等问题;针对传统熔融单元的问题给出熔融单元的改进要求;提出从熔融单元机械结构和控制算法两个角度进行改进的思路。 机械结构上,通过有限元法对熔融单元的传热过程进行数值分析;通过ANSYS仿真熔融单元的温度场变化;设计实验测量熔融单元温度,对比仿真数据进行误差分析;设计熔融单元的竖式结构;通过ANSYS仿真和实验对比改进前后的熔融单元温度场变化,证明竖式熔融单元模型可缓解加热效率低和胶料结块等问题。 控制算法上,通过实验参数辨识法构建熔融单元的温度控制数学模型;以线性二次型控制器LQR(Linaer Quadratic Regulator)为基础,设计熔融单元的LQG伺服控制系统;通过MATLAB仿真对比LQG伺服控制器与PID控制器动态性能;以LQG基准对比控制器性能指标;完成主控板软件设计和上位机Lab VIEW窗口设计;以HM502型低压注塑机为载体,测试控制算法性能;通过实验和仿真验证鲁棒控制系统具有较好的动态性能和稳态性能,对系统设定值具有较好的跟随性能,对于环境噪声具有一定的抑制效果,可有效的缓解熔融单元的炭化问题。

关键词： 混沌系统   固定时间   自适应控制   同步控制  

摘要： 近年来，随着混沌现象在很多实际系统中被发现,混沌镇定和同步控制课题也逐渐成为各个研究领域的研究热点，并且在相关领域有着广泛的实际应用,尤其是在安全通信、信息处理等方面。因此，本文针对混沌系统固定时间镇定与同步控制课题进行了一系列研究，主要的工作如下：　　1. 针对具有不确定参数的超混沌Lü系统，基于自适应控制和固定时间理论，提出了两种自适应固定时间控制方案，分别实现了在固定时间内抑制超混沌现象和两个超混沌Lü系统的固定时间同步。最后,通过仿真模拟分别验证了两种控制策略的有效性。　　2. 对于一类具有不确定参数的统一混沌系统，提出一种固定时间自适应控制方案。设计了一种自适应律来估计混沌系统的不确定参数，通过引入分段函数解决设计过程中存在的奇异性问题，该方案可以实现两个统一混沌系统之间的反同步。最后进行数值模拟仿真、从而验证了所得结论的正确性。　　3. 针对两种不同的混沌系统，提出一种自适应固定时间全状态混合投影同步控制方案。通过设计不同的比例因子，实现两个混沌系统状态之间的完全同步，投影同步和反同步。该控制方案可以保证同步误差收敛于零附近的一个小邻域内，并且误差系统的所有信号在固定时间内都是有界的。通过数值仿真证明了该方案的可行性。　　4. 针对三阶非线性系统，提出了滑模自适应控制方案。首先设计一种全新的非奇异终端滑模曲面，并结合固定时间理论，实现三阶非线性系统在固定时间内的镇定，然后将该方法推广于具有混沌状态的陀螺系统中，实现固定时间内抑制混沌现象。最后，仿真结果证明了所提出的控制策略的有效性。

关键词： 人体生物动力学模型   靠背倾角   天棚阻尼控制   滑模控制   自适应控制   模糊控制  

摘要： 车辆乘坐舒适性是评价汽车性能的一项重要指标,受到了人们的广泛关注。以往对乘坐舒适性的研究通常集中在汽车底盘悬架的主动与半主动研究,未考虑到人体与座椅的因素,使车辆的乘坐舒适性往往不能够达到理想的设计目标。通过人-椅模型来研究车辆的乘坐舒适性,往往都是基于刚性座椅无靠背支撑的集中参数模型,不能真实的体现人体各部位的振动响应特征,同时也忽略了座椅对人体振动响应的影响。针对上述问题,本文采用二维人体生物动力学模型,设计不同的座椅靠背倾角对模型进行动力学仿真,并对座椅悬架进行半主动控制,进一步提高车辆乘坐舒适性。研究内容主要有以下几方面:(1)建立人-椅动力学模型并对其各个部位进行动力学分析,推导人体每个部位的动力学方程,通过改变座椅的靠背倾角对人体各部位进行动力学仿真,得到人体不同部位在纵向和垂向的振动传递率,通过对比四种不同座椅靠背倾角下的振动传递率,选择出人体最佳舒适性的座椅靠背角度,作为座椅悬架半主动控制的人体模型。(2)通过上述分析,选择最佳舒适性的座椅靠背角度建立人-椅悬架模型,选择滤波白噪声法建立随机路面的时域模型,建立车速为20m/s的B、C、D三种等级的路面激励和B级路面下车速为10m/s、20m/s、30m/s三种不同车速的路面激励模型,经过1/4车辆底盘悬架的滤波作为座椅悬架模型的输入激励。(3)对滑模控制的基本理论和滑模控制抖振问题进行了简单的描述和分析,提出了一种以参考模型和实际模型的误差为滑模面的滑模控制算法。针对座椅悬架系统模型,选取以天棚阻尼控制的座椅悬架为参考模型。在座椅悬架与车身之间设计一种自适应模糊滑模控制器。通过自适应算法对系统模型的误差及外界产生的干扰进行修正,减少对控制输入的影响。为了提高系统的鲁棒性。采用模糊算法制定49条模糊规则对控制参数进行模糊控制,使系统能够在快速收敛的前提下并降低抖振。采用双曲正切函数替代切换项中的符号函数,使得系统在滑模面往复运动时更加连续光滑。(4)利用仿真软件Matlab/Simulink对控制器进行仿真研究,对采用半主动控制的座椅悬架施加随机路面激励,得到人体各部位的位移和加速度响应值。通过与被动悬架控制的人体各部位响应输出进行对比分析,验证半主动座椅悬架的控制性能。当车辆行驶在不同路面等级上以及以不同车速行驶时,采取半主动控制的座椅悬架相比于无任何控制的被动悬架,半主动座椅悬架能很好的降低人体各部位的加速度和相应的人体吸收功率,提高车内人员的乘坐舒适性。同时,验证了车辆遇到颠簸路面时的控制效果,对冲击工况下的半主动悬架进行仿真分析并与被动悬架进行对比。结果显示,在冲击工况下,采取半主动控制的座椅悬架依然拥有很好的控制性能。

关键词： 逻辑动态系统   脉冲设计   鲁棒控制   镇定   代数状态空间表示  

摘要： 逻辑动态系统被广泛地应用于系统生物学,信息科学,物理学等多学科交叉的前沿领域.由于脉冲现象的普遍存在性,脉冲逻辑动态系统的研究引起了国内外学者的广泛关注.需要指出的是,现存结果大都将脉冲序列提前给定,关于脉冲序列设计的结果较少.本文研究逻辑动态系统的脉冲设计与鲁棒控制.首先,在脉冲函数给定情况下,通过将脉冲与非脉冲看作控制输入,构造与脉冲随机逻辑动态系统对应的控制系统,借助该控制系统,设计脉冲随机逻辑动态系统的依分布集合可稳脉冲序列.其次,对函数扰动下脉冲逻辑动态系统的鲁棒镇定问题进行研究,提出脉冲逻辑动态系统鲁棒镇定的条件,并给出修正脉冲触发状态集或控制实现鲁棒镇定的算法.最后,对于脉冲序列任意给定情况下的脉冲逻辑动态系统,基于时变状态反馈控制,提出一种事件触发集合镇定设计方法.本文的创新点包含两个方面.一方面,将脉冲逻辑动态系统中的脉冲时刻与非脉冲时刻看作控制变量,构造脉冲逻辑动态系统的对应控制系统,基于状态反馈控制与脉冲序列之间的对应关系,对脉冲逻辑动态系统的脉冲序列进行设计,并讨论函数扰动对脉冲逻辑动态系统鲁棒镇定的影响,为研究逻辑动态系统的脉冲设计及鲁棒控制问题提供了新思路.另一方面,针对脉冲逻辑动态系统的事件触发控制这一富有挑战性的问题,在脉冲序列任意给定的情况下,基于时变状态反馈控制,设计事件触发控制以实现脉冲逻辑动态系统的集合镇定,推进了基于事件触发机制的逻辑动态系统脉冲控制的研究.