外部扰动

摘要： 为解决存在建模误差以及外部扰动状态下电子节气门的优化控制问题,提出了一种基于线性二次型的最优滑模控制方法。首先,根据电子节气门工作原理建立其非线性数学模型,并推导出误差状态方程。而后,以输出误差和输入控制量为性能指标,根据模型线性部分设计了优化控制器。进而,对模型非线性部分进行了分析,基于滑模控制理论设计了补偿控制器。最后,基于Matlab/Simulink平台进行对比数值仿真。仿真结果表明,所提控制方法能够有效克服外部干扰以及模型参数带来的不确定性,实现电子节气门实际开度对目标开度的精确跟踪,且控制器输出以及跟踪误差较传统控制方法均有一定程度的改善。

摘要： 为解决目前安全结构理论体系中缺少对系统外部扰动演化规律研究的问题,基于工程学外部扰动理论与安全结构理论,研究系统外部扰动对安全事件发生、发展及演化的作用规律。给出活动环境系统与外部因素的定义,参考星形拓扑网络建立外部因素拓扑结构;通过分析外部因素状态随时间的演化形式,阐明活动因素状态受外部扰动的响应机制,揭示系统外部扰动对安全事件演化的影响及作用规律。研究结果表明:外部扰动导致系统内活动因素状态的动态响应是安全事件形态演变的内在动力,外部因素状态随时间变化呈3类波动形式,活动因素状态的扰动响应变化规律受外部因素临界状态、极限斜率等特殊阈值的限制。通过控制活动环境系统外部因素的状态维持在阈值范围内来实现调控目的,可避免外部扰动对活动环境系统安全产生影响。

摘要： 本文针对小车倒立摆系统在控制过程中存在的不确定性和外部扰动,提出了一种H∞鲁棒LQR控制器。首先,建立I级小车倒立摆的线性数学模型;然后,分别基于Riccati方程和LMI算法设计H∞鲁棒LQR控制器;最后,进行了仿真验证与分析。研究结果表明,H∞鲁棒LQR控制方法不仅调节时间短,而且能补偿系统所受到的内外干扰,保证了系统的鲁棒性和稳定性,较好地满足了系统性能要求。

摘要： 为了研究带有外部扰动的热波耦合系统的稳定性,首先对能量函数进行求导,然后构造Lyapunov函数并求其导数,最后在负比例反馈下,使用Matlab中LMI工具包和矩阵的负定性得到系统的H_(∞)鲁棒性,利用类似方法可以得到在动态反馈下系统的H_(∞)鲁棒性。

摘要： 采用"两步法"制备分散性良好的TiO2-MDEA纳米流体作为吸收剂,在鼓泡实验装置上进行CO2吸收实验。研究了纳米颗粒质量分数和粒径对纳米流体强化CO2吸收的影响,以及气体体积流量、电磁搅拌和超声振动3种外部扰动方式对强化效果的影响。结果表明:纳米流体主要通过阻止气泡聚并、增大有效反应面积来强化CO2吸收,并且强化效果与纳米颗粒质量分数和粒径相关,最佳强化值可达81.7%;增大气体体积流量会减弱纳米流体的强化效果,电磁搅拌在颗粒质量分数为0.08%左右时起促进作用,施加超声振动会显著抑制纳米流体的强化作用。

摘要： 为提高双足机器人行走的控制精度,提出利用二型模糊大脑情感学习控制器对双足机器人进行容错控制.该方法利用控制器的非线性估计模块估计双足机器人的系统故障和建模误差信息,并由计算转矩控制器和鲁棒控制器实现容错控制以解决外部扰动引起的系统不稳定问题.利用Matlab对两个案例进行仿真结果表明,该方法在双足机器人出现系统故障和外部出现扰动的情况下,仍能良好地估计出控制器的输入值,使双足机器人正常运行.因此,该方法对提高双足机器人的容错控制精度及轨迹跟踪的可靠性具有很好的参考价值.

摘要： 现代控制系统的安全性与可靠性是各领域研究的热点之一,系统故障诊断与估计的方法越来越引起人们的重视.针对一类含有外部扰动的非线性系统,研究了系统执行器故障估计问题.通过设计一种增广系统观测器对原系统中的执行器故障进行估计;考虑到系统中的非线性扰动项,利用线性矩阵不等式(LMI)方法给出了观测器存在的充分条件并保证误差系统渐近稳定.同时,通过设定性能指标减少了外部扰动对执行器故障估计的影响;通过数值算例验证了执行器故障估计方法的有效性,表明该估计方法能够较好的对系统中的执行器故障进行鲁棒估计.

摘要： 悬架系统是高速列车的重要组成部分之一.针对高速列车空气悬架的非线性特性,以空气弹簧的实验为基础,依据实验数据建立非线性模型.进而在所建模型的基础上考虑系统参数的不确定性以及外部扰动进行自适应反步控制.仿真结果表明:建立的控制器在非线性的模型中不仅能够克服参数不确定性的问题,使系统具有更强的鲁棒性,还可以解决系统扰动带来的影响,使车体在不同速度的运行中,都能够保持较低的振动,从而提高高速列车运行的平顺性和舒适性.

摘要： 针对一类具有未知参数和外界干扰的时滞耦合复杂网络,通过设计具有积分环节的滑模面和自适应控制器,实现了该时滞耦合复杂网络对外部参考信号的追踪控制.所设计的控制器能够保证动态复杂网络从任意初始状态出发都能达到滑模面上且趋于稳定.控制器的设计能有效克服系统模型不确定和外部干扰的影响,具有一定的鲁棒性.数值仿真结果得出各个节点都能追踪参考信号,追踪误差随时间衰减为零,验证了该控制方法的有效性.

摘要： 针对参数不确定及存在外部扰动的情况下,载体位置不控、姿态受控的漂浮基空间机器人末端抓手轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于扰动观测器的鲁棒控制方法.结合动量守恒定律,采用拉格朗日第二类方程建立了系统动力学方程.假设外部扰动是随时间变化的未知量,设计了扰动观测器估计由外部干扰和参数不确定构成的总扰动,并基于估计的总扰动引入扰动补偿项,保证了系统的控制性能.根据Lyapunov稳定性理论,证明了文中所提出控制律的稳定性.该控制律能补偿由于参数不确定和外部扰动引起的总扰动,从而提高了系统的轨迹跟踪性能.所提出的控制方案与传统鲁棒控制方案相比,具有控制器结构简单,不需要测量机械臂角加速度及基座的位置、移动速度、移动加速度,系统所需的传感器数量少等优点.最后通过数值仿真模拟,验证了上述控制方案的有效性.

摘要： 本文讨论了载体位置无控、姿态受控情况下，具有外部扰动的漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与机械臂各关节协调运动的控制问题。基于假想模态法、系统动量守恒关系及拉格朗日方法，建立了漂浮基柔性空间机械臂系统的动力学方程，并将其转化为系统控制状态方程。以此为基础，根据Terminal滑模控制技术，给出了系统相关Terminal滑模面的数学表达式，在此基础上提出了具有外部扰动情况下漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与机械臂关节协调运动的Terminal滑模控制方案。提出的控制方案不但确保了闭环系统滑模阶段的存在性，同时通过Terminal滑模函数的适当选取，还保证了输出误差在有限时间内的收敛性。此外，由于确保了无论何种情况下系统初始状态均在Terminal滑模面上，从而消除了其它滑模控制方法常有的到达阶段，使得闭环系统具有全局鲁棒和稳定性。一个平面两杆漂浮基柔性空间机械臂的系统数值仿真，证实了方法的有效性。

摘要： 本文针对由Delta算子描述的不确定离散时间系统,讨论了鲁棒镇定和鲁棒H∞控制问题。基于二次稳定与二次镇定的概念,应用线性矩阵不等式方法给出了鲁棒镇定设计方法,并针对含有外部扰动的情形,给出了鲁棒H∞控制律的设计方法。所得结果均由线性矩阵不等式描述,便于求解,方便了控制器的设计。

摘要： 提出一种鲁棒自适应分散控制策略,用于不确定性机器人的轨迹跟踪.该控制器结构简单,由PD+非线性反馈构成,仅需了解各关节输出的位置及速度状态,避免了对加速度的测量,有效地克服了通常难于建模的摩擦力和外部扰动的影响,保证了全局渐近稳定.二连杆机器人的仿真结果证明了该策略的有效性.

摘要： 针对直流伺服电机速度控制中经常出现的电机参数变化和外部扰动导致系统性能下降的现象,将外来的扰动转矩和由电机参数变化产生的扰动转矩结合起来,提出了一种等效外来扰动转矩观测器,并基于此观测方法,进而采用电流反馈控制消除观测误差.给出了该速度控制方法的详细推导过程.仿真数据验证了其切实有效性.

摘要： 研究外界扰动作用下的MIMO(多输入多输出)系统的输出反馈最优控制问题。通过求解Riccati方程和Sylvester矩阵方程分别在有限时域和无限时域得到系统最优控制律，证明了最优控制律存在唯一性条件。构造一个观测器z(t)，利用系统的输入变量u(t)和输出变量y(t)的信号来估计状态变量x(t)，然后再利用状态变量的估计值进行反馈，通过前馈补偿扰动，实现最优扰动抑制调节。最后，仿真结果表明了该方法的有效性。

摘要： 研究外界扰动作用下的MIMO(多输入多输出)系统的输出反馈最优控制问题。通过求解Riccati方程和Sylvester矩阵方程分别在有限时域和无限时域得到系统最优控制律，证明了最优控制律存在唯一性条件。构造一个观测器z(t)，利用系统的输入变量u(t)和输出变量y(t)的信号来估计状态变量x(t)，然后再利用状态变量的估计值进行反馈，通过前馈补偿扰动，实现最优扰动抑制调节。最后，仿真结果表明了该方法的有效性。

摘要： 研究外界扰动作用下的MIMO(多输入多输出)系统的输出反馈最优控制问题。通过求解Riccati方程和Sylvester矩阵方程分别在有限时域和无限时域得到系统最优控制律，证明了最优控制律存在唯一性条件。构造一个观测器z(t)，利用系统的输入变量u(t)和输出变量y(t)的信号来估计状态变量x(t)，然后再利用状态变量的估计值进行反馈，通过前馈补偿扰动，实现最优扰动抑制调节。最后，仿真结果表明了该方法的有效性。

摘要： 研究外界扰动作用下的MIMO(多输入多输出)系统的输出反馈最优控制问题。通过求解Riccati方程和Sylvester矩阵方程分别在有限时域和无限时域得到系统最优控制律，证明了最优控制律存在唯一性条件。构造一个观测器z(t)，利用系统的输入变量u(t)和输出变量y(t)的信号来估计状态变量x(t)，然后再利用状态变量的估计值进行反馈，通过前馈补偿扰动，实现最优扰动抑制调节。最后，仿真结果表明了该方法的有效性。

摘要： 研究外界扰动作用下的MIMO(多输入多输出)系统的输出反馈最优控制问题。通过求解Riccati方程和Sylvester矩阵方程分别在有限时域和无限时域得到系统最优控制律，证明了最优控制律存在唯一性条件。构造一个观测器z(t)，利用系统的输入变量u(t)和输出变量y(t)的信号来估计状态变量x(t)，然后再利用状态变量的估计值进行反馈，通过前馈补偿扰动，实现最优扰动抑制调节。最后，仿真结果表明了该方法的有效性。

摘要： 本发明涉及一种计算外部扰动重力东向分量中央区效应的方法，包括以下技术特点：利用广义Stokes公式计算外部扰动重力东向分量中央区效应提取计算外部扰动重力东向分量的广义Stokes公式的主项Fψ(r,ψ)和sinα；对广义Stokes公式的主项联合采用极坐标系下的平面近似转换和泰勒级数展开，得到外部扰动重力东向分量中央区效应计算公式，利用该公式计算高精度的外部扰动重力东向分量中央区效应。本发明设计合理，采用广义Stokes公式计算外部扰动重力东向分量中央区效应，提高了外部扰动重力东向分量中央区效应的计算精度，可广泛用于物理大地测量技术领域。

摘要： 一种具有参数不确定性和多个外部扰动的非线性系统及其设计方法，非线性系统在控制设计中引入虚拟控制函数，使用改进的自适应定律估计外部扰动的未知边界，通过利用这些未知边界的更新值，为这种不确定的非线性系统合成一类连续自适应鲁棒状态反馈控制器u(t)，同时利用李雅普诺夫稳定理论确保所述状态反馈控制器u(t)使非线性系统具有渐进稳定性，可以保证复杂非线性系统在具有不确定性参数和外部干扰时仍具有稳定性。

摘要： 本发明涉及一种基于重力异常计算外部扰动重力东向分量的方法，其特点是：建立基于重力异常计算外部扰动重力东向分量的传统全球积分式：利用移去‑恢复技术，从重力异常中移去参考重力异常，得到残差重力异常；从积分式核函数中移去与参考场对应阶次的核函数球谐表达式，得到截断核函数，使之与残差重力异常的频谱匹配；基于截断核函数和残差重力异常的局域积分，得到残差外部扰动重力东向分量；利用全球位场模型高阶信息进行远区效应补偿；恢复参考外部扰动重力东向分量，得到计算点处高精度的外部扰动重力东向分量。本发明设计合理，能够精确计算外部扰动重力东向分量，提高了外部扰动重力东向分量的计算精度，可广泛用于物理大地测量领域。

摘要： 本发明涉及一种基于重力异常计算外部扰动重力北向分量的方法，其技术特点是：建立基于重力异常计算外部扰动重力北向分量的传统全球积分式：利用移去‑恢复技术，从重力异常中移去参考重力异常，得到残差重力异常；从积分式核函数中移去与参考场对应阶次的核函数球谐表达式，得到截断核函数，使之与残差重力异常的频谱匹配；基于截断核函数和残差重力异常的局域积分，得到残差外部扰动重力北向分量；利用全球位场模型高阶信息进行远区效应补偿；恢复参考外部扰动重力北向分量，得到计算点处高精度的外部扰动重力北向分量。本发明能够精确计算外部扰动重力北向分量，提高了外部扰动重力北向分量的计算精度，可广泛用于物理大地测量领域。

摘要： 本发明涉及一种基于重力异常计算外部扰动重力径向分量的方法，其主要技术特点是：利用移去‑恢复技术，从重力异常观测值中移去参考重力异常，得到残差重力异常；从积分式核函数中移去与参考场对应阶次的核函数球谐表达式，得到截断核函数，使之与残差重力异常的频谱匹配；基于截断核函数和残差重力异常的局域积分，得到残差外部扰动重力径向分量；利用全球重力场位模型高阶信息进行远区效应补偿；恢复参考外部扰动重力径向分量；利用积分恒等式转换，补偿由全球积分过渡到局域积分引起的模型误差，得到计算点处高精度的外部扰动重力径向分量。本发明解决了基于重力异常计算外部扰动重力径向分量的不确定问题，提高外部扰动重力径向分量的计算精度，可广泛用于物理大地测量领域。

摘要： 本发明提供一种双足机器人在前进方向受到外部推力扰动时的步态规划与控制方法。当机器人含有欠驱动脚踝，或脚踝处于力控模式时，机器人受到的外部扰动可通过踝关节自由度(或其它与之相关的变量)的状态变化体现出来。基于该思路，本发明所提供的步态规划与控制方法对机器人的踝关节采用力控模式，然后选取支撑腿脚踝、支撑腿髋关节间的连线与竖直方向的夹角θ作为机器人的状态变量对机器人的状态进行表征，并基于简化倒立摆模型对机器人的状态进行实时估计和计算。基于本发明所提供的方法，无需对机器人受到的外部推力信息进行测量，即可实现实时反馈和控制。

摘要： 本发明公开了一种带有未知外部扰动的耙吸挖泥船的跟踪控制方法，获取带有未知外部扰动的耙吸挖泥船的运动学和动力学模型；设计外部扰动观测器的滑模面及外部扰动观测器；对耙吸挖泥船设计能够在运动学上实现目标跟踪的虚拟控制器；对耙吸挖泥船设计动力学控制器并求得耙吸挖泥船运动学参数，并在外部扰动观测器的配合下使得耙吸挖泥船运动学参数收敛至虚拟控制器，实现目标跟踪。具有基于有限时间的参数优化，嵌套层数低，物理意义明确的优点；且在实际控制过程中耙吸挖泥船的运动平稳性好，鲁棒性较优良。

摘要： 本发明涉及一种计算外部扰动重力北向分量中央区效应的方法，包括以下技术特点：利用广义Stokes公式计算外部扰动重力北向分量中央区效应提取计算外部扰动重力北向分量的广义Stokes公式的主项，对广义Stokes公式的主项联合采用极坐标系下的平面近似转换和泰勒级数展开，得到外部扰动重力北向分量中央区效应计算公式，利用该公式计算高精度的外部扰动重力北向分量中央区效应。本发明设计合理，其针对高精度的外部扰动重力北向分量计算不可忽略中央区效应的问题，采用广义Stokes公式计算外部扰动重力北向分量中央区效应，提高了外部扰动重力北向分量中央区效应的计算精度，可广泛用于物理大地测量技术领域。

摘要： 本发明提供了一种无人机的外部扰动分类方法及系统，其方法包括如下步骤：通过配置所述单自由度机械臂模块到预设接触面位置，所述单自由度机械臂模块前端的所述力传感器模块实时测量所述无人机与接触面的法向接触力；根据所述无人机的电机转速和状态信息，通过总扰动估计子模块估计所述无人机受到的总扰动；根据估计的总扰动和所述力传感器模块测量的接触扰动进行分类，通过风扰动和接触扰动分类子模块解算估计的风扰动和接触扰动；其系统包括单自由度机械臂模块、力传感器模块和外部扰动分类模块。本发明适用于长时间低频的接触扰动，从而在风扰动同时存在的环境下，无人机能精确地执行接触类应用。

摘要： 本发明提供了一种外部扰动下的多航天器姿态跟踪预设性能控制方法及系统，方法包括如下步骤：建立领导者航天器和多个跟随者航天器的动力学和运动学模型；在每个跟随者航天器中设置状态观测器，通过状态观测器来估计领导者航天器的姿态和角速度；建立状态观测器和跟随者航天器自身状态的误差数学模型；根据误差数学模型设置自适应预设性能控制器，通过自适应预设性能控制器，使误差始终保持在预设的性能约束函数之内。本发明可使多航天器系统在收到外部扰动的情况下正常快速地达到姿态一致，能够实现真正的分布式控制，无需全局信息；可使稳态下的误差耦合项始终保持在规定的预设性能函数内；具有较强的鲁棒性，能够有效应对外部扰动。