8篇关于自抗扰控制的计算机毕业论文

今天分享的是关于自抗扰控制的8篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到自抗扰控制等主题,本文能够帮助到你

考虑扰动因素的磁流变连续冲击缓冲系统控制研究

这是一篇关于磁流变阻尼器,冲击缓冲,扰动,自抗扰控制的论文, 主要内容为磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,MRD)是一种具有半主动控制特性的装置,其输出阻尼力可以通过改变磁场进行调节,具有响应迅速、能量吸收效率高、无污染的特点,在连续冲击条件下的缓冲系统中具有应用前景。然而,在冲击条件下,特别是连续冲击力作用时,由于控制电流、温度等变化,导致液体特性变化,使得MRD受到内外干扰严重,其阻尼性能难以保持稳定,影响控制系统的缓冲效果。本文针对冲击缓冲条件下存在的温度、磁滞等扰动,从理论分析、仿真试验等方面研究控制策略,使系统在连续冲击下保持良好的缓冲控制效果,通过实物仿真验证了控制方法的有效性,具体的研究内容如下:(1)通过分析磁流变阻尼器的受力情况,建立了磁流变冲击缓冲系统的运动方程。并且以“平台效应”作为冲击缓冲系统的控制目标,从而使得输出阻尼力在有限位移内达到最小。对比磁流变阻尼器的几种经典力学模型,选取了Bingham模型作为冲击缓冲用磁流变阻尼器的力学模型,为了实现磁场反馈控制,设计了嵌入霍尔传感器的冲击缓冲用双杆磁流变阻尼器,以便于实现阻尼器内部通道的磁场检测。(2)分析在连续冲击条件下磁流变阻尼器的工作环境和非线性特性,确定了主要扰动来源为温度和磁滞。为了在数值仿真系统中施加适合的扰动信号,在铁磁材料畴壁理论的基础上建立Jies-Atherton磁滞模型,根据磁流变液的温升特性建立了温度模型。利用霍尔传感器测试的磁滞特性曲线,使用遗传算法对J-A模型的5个参数进行了参数辨识。(3)研究考虑扰动因素的磁流变冲击缓冲系统的控制算法,设计并仿真实现了开环、PID、分数阶PID三种传统控制算法下的冲击缓冲控制系统,并提出了一种基于线性扩张观测器和跟踪微分器的自抗扰控制算法。仿真结果表明,在无扰动输入的情况下,相比于开环控制,PID和分数阶PID控制算法阻尼力峰值降低了20%,具有一定的缓冲控制效果;而在考虑温度和磁滞扰动条件下,相比于其他几种算法,自抗扰控制的缓冲效果最佳,阻尼力-位移最接近“平台效应”。在连续冲击条件下进行仿真验证,自抗扰控制效果依旧稳定,进一步证明了本文提出的自抗扰控制方法的有效性。(4)基于STM32开发板进行磁流变冲击缓冲系统自抗扰控制器的软硬件系统设计,设计的控制器硬件部分包括各传感器的调理电路和PWM输出转换电路,同时进行调试验证;软件部分设计了各电路模块初始化程序、自抗扰控制算法程序和定时器输出PWM波程序。利用开发板和控制器进行了磁流变冲击缓冲系统控制的实物仿真验证,结果与Simulink仿真实验结果一致。

线材打捆机关键液压系统性能仿真与控制研究

这是一篇关于打捆机,液压系统,性能仿真,电液控制,自抗扰控制的论文, 主要内容为线材打捆机是高线生产线自动打包的关键设备,其打包动作均靠液压动力通过液压缸或液压马达来实现,按照打捆工艺流程顺序完成举升、压紧、送线、夹紧、扭结、切断等动作。论文将以某型号卧式线材打捆机为研究对象,针对打捆机平台升降和压盘推进两个最关键的液压系统进行性能仿真与控制研究。通过平台升降的性能仿真,提出了通过连续控制阀芯位移实现平台速度逐步升降的改进方案,有效解决了原系统存在升降速度不平稳且液压冲击过大的问题;通过设计电液速度和力闭环复合控制系统,取代原系统的开环控制系统,实现两侧压盘快速同步靠近盘卷和打捆压紧力实时恒定可调,有效解决原系统打捆力不稳定、不可调且打捆质量不高的问题。论文主要研究工作如下:(1)简述了线材打捆机功能、组成和工作流程及其国内外打捆机的发展现状。梳理分析了国内外液压系统性能仿真和系统控制等方面的研究现状。(2)通过对平台升降机构运动学和动力学分析,建立了平台升降机构的系统状态方程和AMESim液压系统仿真模型,并将几个关键液压元件的仿真模型与厂家样本曲线进行了对比分析,验证了模型的有效性。(3)对平台升降速度和液压缸两腔压力进行了性能仿真分析,针对所存在的问题提出了系统改进设计方案,即采用连续控制阀芯位从而控制进入液压缸流量的方法来实现平台速度逐步升降,实现了平台升降速度平稳和液压冲击明显减小的目的。(4)根据打捆机的工艺要求设计了压盘推进电液速度和力闭环复合控制系统,建立了电液系统的数学模型,仿真分析了系统的动态性能和稳态性能,实现了打捆机两侧压盘同步推进,打捆压紧力恒定且实时可调,提高了打捆质量和效率。(5)针对压盘推进电液系统参数变化范围大和不确定性导致控制性能下降的问题,采用了自抗扰控制策略以提高系统的抗干扰能力。论文分别设计了压盘推进电液系统的速度和力自抗扰控制器,仿真分析了在不同干扰时系统的控制性能。结果表明,论文所采用的控制方法具有较强的抗干扰能力,且能有效提高系统的控制性能。

基于自抗扰控制的无人船路径跟踪控制方法研究

这是一篇关于无人船,自抗扰控制,航向控制,路径跟踪控制,水池实验的论文, 主要内容为“海洋强国”是中国重要的发展战略,海洋科技技术的发展道路依然十分漫长。水面无人船(Unmanned Surface Vehicle,USV)作为新型海洋装备的重要组成部分,具有良好的军事战略意义和经济应用前景。本文以无人船系统的核心控制算法作为主要研究内容,探究自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)理论在无人船航向控制和路径跟踪控制系统中的应用效果,分析无人船系统的性能曲线,提出改进自抗扰控制方法,通过仿真实验与物理实验相结合的手段,验证改进方法的有效性。本文的主要研究内容和成果如下:考虑无人船的非线性特性,建立非线性响应型Norrbin模型;采用舵机特性模型,模拟系统的物理约束;利用风浪干扰模型,模拟系统的外部扰动。确立无人船的数学模型,为后续研究做铺垫。针对无人船航向控制问题,设计自抗扰控制器,提出过渡曲线改进设计方法,提高了航向控制的快速性。通过判断被控对象阶数和估计对象增益常数,设计三阶自抗扰航向控制系统;设计抗干扰性能测试实验,对比传统PID算法的控制效果,验证所提方法的抗干扰能力和鲁棒性;基于系统极限特性曲线,提出航向控制的改进方法,并设计仿真实验验证改进方法的有效性。针对无人船路径跟踪控制问题,采用两种思路进行自抗扰控制器设计:一是将路径跟踪问题转化为镇定问题,设计直线路径跟踪和正弦曲线路径跟踪仿真实验,并检验系统的抗干扰能力和鲁棒性;二是基于视线法(Line of Sight,LOS)导引律,考虑无人船的初始状态,提出过渡角切换控制策略,实现系统在任意初始状态下的直线路径跟踪控制。搭建无人船系统,实现自抗扰控制算法的程序化,设计水池实验,分析和验证了自抗扰控制算法在实际无人船系统中的航向控制和直线路径跟踪控制效果,为自抗扰控制的理论研究补充了物理实验数据和有效实践案例,有助于无人船系统在海洋环境中进一步提高控制精度和抗干扰能力。

基于FOC的爬壁机器人PMSM控制器的研究与设计

这是一篇关于爬壁机器人,永磁同步电机,磁场定向控制,无位置传感器,自抗扰控制的论文, 主要内容为钢结构桥梁的上层结构需要定期进行打磨、探伤以及喷漆等工作。但目前普遍采用的传统的人工施工的方式,存在着施工周期长、劳动强度大以及安全性较差等诸多不利因素,因此需要开发一款机器人,可以代替人工进行高空施工。由于爬壁机器人在工作过程中需要克服磁铁吸附于金属桥面上的阻力,且要面临较为复杂的工况,传统的驱动电机控制器性能不足,在实际测试过程中存在偏航问题严重,需要人工频繁干预的问题,因此在爬壁机器人的研发过程中关于其驱动电机的控制是极其重要的一个环节。本文设计实现了一款爬壁机器人PMSM(永磁同步电机)控制器。采用了无传感器FOC(矢量控制)算法,然后根据ADRC(自抗扰技术)优化基于传统PI控制的FOC算法,并根据电机控制模型对ADRC算法进行了改进和优化。首先,本文分析了PMSM的理论数学模型,包括电机的磁链方程、定子感应电动势方程以及电磁转矩方程等。根据PMSM的数学模型研究了FOC算法的实现方式,并进行了ADRC算法的理论分析。设计了PMSM控制系统,采用无传感器的FOC控制策略,设计了无位置传感器的控制方法,采用I/F开环启动方式进行电机的开环启动,通过磁链位置估算器与锁相环获得电机转子的位置和速度信息,实现电机的无感控制。并使用ADRC优化了传统FOC控制中的速度环,并且对传统的ADRC算法进行了改进,提出了一种带有观测误差反馈的ADRC控制器,提升了控制器对外部扰动的观测速度,提高了系统的抗扰动性。然后,本文采用ST公司的STM32F407IGT6芯片作为主控MCU,设计实现了爬壁机器人PMSM控制器。系统硬件设计包括MCU及外围电路、电源电路、过流保护电路、功率驱动电路以及电流采样电路。开发完成了控制器软件部分,采用状态机编程的设计模式,进行电机的故障检测与保护。实现了PMSM的矢量控制功能,主要包括转速环ADRC控制、三相电流重构、坐标变换、电流环PI控制以及SVPWM实现。最后,本文对所设计的爬壁机器人PMSM控制器进行了测试,搭建了系统仿真模型,验证了本文设计的优化ADRC算法相较于传统PI算法有更好的控制效果。并对本文设计的爬壁机器人PMSM控制器进行了测试,包括转速稳定性测试、抗扰动性能测试,爬壁过程偏航测试以及电机温度测试。测试结果表明,PMSM控制器能有效解决爬壁机器人在实际工作过程中的偏航严重的问题,具有实际的应用价值。

肘窝静脉穿刺采血机器人感知与控制技术

这是一篇关于采血机器人,导纳控制,自抗扰控制,静脉穿刺的论文, 主要内容为随着现代医学的发展,人们就医过程中越来越多的接受血常规等需要静脉采血流程的检查,用来观察血液中组分和敏感指标含量并作为医生实施诊断的依据。目前临床上大多依靠护士进行手动采血操作。医护人员虽然经过了专业培训,但面对不同患者(尤其老人、幼儿)时仍然具有较高的失败率。随着计算机视觉、机器人技术等领域的进步,开发自动静脉采血设备的技术条件逐渐成熟。本文针对肘窝静脉穿刺采血机器人展开了深入研究,主要包括以下内容:首先,通过广泛的文献阅读和资料查找,了解医护人员静脉采血的过程,结合人体的静脉特征,设计了机器人肘窝静脉穿刺采血流程。按照功能模块划分,完成了硬件系统设计,以及传感器、执行机构等部件选型,并设计了基于CANopen的通信架构。在搭建起的硬件系统和通信架构基础上,完成机器人的软件系统设计。基于近红外相机和激光测距传感器,利用图像处理算法,完成手臂肘窝静脉网络的识别与定位;根据设计的机器人自主静脉采血流程,在QT环境下完成人机交互界面设计;在嵌入式实时操作系统ucos-Ⅱ的框架下,设计了基于单片机架构的软件系统,完成系统底层的任务划分与调度,链接外设与上位机,完成传感器的信息处理,实现各关节驱动器的控制。完成肘窝静脉穿刺采血机器人本体设计控制系统设计。在机器人系统正逆运动学分析基础上,设计了双闭环控制系统。其中,控制器内环采用自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC),将运动系统等效为积分串联型,并对广义扰动进行估计与补偿。外环采用基于力的导纳控制,根据力传感器信息计算出位置偏移量,用来降低机械臂与环境的刚性,减少意外碰撞等情况造成的伤害,确保操作人员和被试对象的安全。最后,完成了静脉采血机器人系统综合实验,包括机器人的重复定位精度和绝对定位精度的测量和计算;完成基于电阻抗的末端传感结构设计并进行生物组织模拟穿刺实验,验证了基于电阻抗反馈识别生物组织和辅助静脉穿刺的可行性;同时完成了基于力反馈的兔耳缘静脉穿刺实验,验证整个肘窝静脉穿刺采血系统的可行性。

风洞试验中泵控马达变舵面系统的设计与分析

这是一篇关于变舵面系统,DDVC,优化设计,自抗扰控制的论文, 主要内容为风洞试验对于航空事业的发展起着重要作用,但时至今日,在对飞机模型进行舵面变角度时,仍需人工更换变角度块,试验效率受到制约。为了提高风洞试验的效率,降低成本,自动变舵面系统不可或缺。为突破以往的电动变舵面系统承载铰链力矩小的制约,本文开创性的设计了直驱式容积控制(DDVC)变舵面系统来实现在大负载工况下对舵面的高精度控制。文章主要从系统的整体设计、结构优化设计以及控制策略等方面进行了研究。首先针对设计指标要求,本文比较了电动变舵面与DDVC变舵面的伺服刚度,选用了DDVC变舵面的方案。并且将变舵面系统分成了变舵子系统和锁紧子系统两个部分,并对两个子系统分别进行了整体设计与关键零部件的设计、分析与选型,利用数值计算与流固耦合仿真结合的方式对变舵子系统中的关键部件——叶片式摆动马达进行了密封性能的分析。其次为保证传动机构的传动精度,考虑了间隙、弹性变形、加工误差以及装配精度对舵面输出精度的影响,建立了误差分析模型,并结合设计精度要求从实际加工的角度给出了合适的配合间隙,通过基于参数的多学科优化软件ISIGHT对传动机构的结构进行了优化设计,并建立了合适的优化条件与设计目标函数,将机构的弹性变形对传动精度的影响降到了最低。最后本文建立了变舵面系统AMEsim/Simulink的复合模型,对变舵子系统建立了位置伺服控制系统,对锁紧子系统建立了压力反馈的压力控制系统。本文将变舵子系统的抗扰问题作为研究的重点,通过自抗扰控制策略将系统内部的建模不精确性、高度非线性以及系统外部存在的干扰统一成为总扰动,设计了扩张状态观测器估计和观测总扰动,并通过设计合适的反馈控制率对总扰动进行补偿,实现了较好的控制效果。对锁紧子系统,通过压力控制回路保证了锁紧夹具所需的压力,实现对稳定后的舵面进行锁紧。

含大容量混合储能系统的直流微电网分层协调控制策略研究

这是一篇关于直流微电网,大容量混合储能系统,模型预测控制,自抗扰控制,分层协调控制,荷电状态的论文, 主要内容为直流微电网(DC Microgrid,DCMG)具有能量转换效率高、无需考虑无功功率和频率、方便分布式电源和储能系统接入等优点。其中,储能系统可以平抑DCMG功率波动、增强系统稳定性,成为了DCMG必不可少的一部分,尤其由蓄电池和超级电容组成具有互补特性的混合储能系统得到了广泛应用。随着DCMG容量的增大,混合储能系统容量越来越大,实现多个储能单元间的协调运行,考虑多个控制目标,例如母线电压稳定、系统功率分配、对储能系统的保护,更好地发挥混合储能系统的性能是迫切需要解决的问题。另一方面,由于大量负载和变换器的接入,DCMG系统呈现复杂性高、稳定性差、控制难的特性,如何合理设计DCMG的控制策略保障其稳定运行成为了关键问题。DCMG的分层递阶控制方法和能量管理策略能够有效地解决上述复杂问题,避免多个控制目标之间相互影响。以含n个蓄电池储能单元和一个超级电容储能单元的DCMG为研究对象,从控制结构的核心功能角度出发,提出了一种适用于直流微电网的分层协调控制策略,其中,底层控制的主要目标为稳定母线电压,底层储能变换器采用自抗扰控制+改进模型预测控制+下垂控制的组合控制策略,不仅能够增强DCMG的稳定性,而且可以加快储能系统响应速率,减小开关损耗;第二层实现对直流母线电压的优化,基于线性自抗扰控制设计了母线电压补偿器,不依赖于系统模型和参数,补偿因下垂控制导致的母线电压跌落。第三层要协调各发电单元实现对系统的能量管理和优化运行,从而对混合储能系统进行保护,利用阈值规则法实现了电池储能单元间荷电状态的均衡,通过模糊控制实现蓄电池与超级电容间的功率自适应分配。本文主要从以下三个层面展开研究:底层储能变换器的控制策略决定了混合储能系统对于母线功率波动的平抑效果。鉴于传统PI双闭环控制抗扰动性弱、PI参数调节时间较长,而滑膜控制、神经网络控制等智能算法存在结构复杂、运算量大的问题,在储能变换器电压外环控制中引入了鲁棒性强、抗干扰能力强的自抗扰控制增强母线电压的稳定性,在储能变换器的电流内环控制采用了可以减少开关损耗的改进型模型预测控制,使电流参数准确、快速地跟随电流参考值,加快了混合储能系统的响应速度。除此之外,在底层控制最外环利用下垂控制在蓄电池单元间实现低频功率均分。第二层控制针对下垂控制引起的直流母线电压偏差进行补偿。基于线性自抗扰控制设计了母线电压补偿器。与传统观测器相比,线性自抗扰控制中的电压扩张状态观测器不依赖于系统模型和参数,具有较强的抗干扰能力。第二层控制消除了母线电压偏差,使直流母线电压稳定在额定电压。第三层控制同时考虑了同种储能介质间以及不同储能介质间的功率分配,基于储能单元的荷电状态提出了大容量混合储能系统的自适应控制。首先提出基于arctan函数的自适应下垂控制策略,将下垂系数与蓄电池单元荷电状态的幂函数联系起来,根据蓄电池荷电状态自适应分配低频不平衡功率,并引入了可调加速因子加快均衡速率。其次,基于超级电容的荷电状态采用模糊控制实现自适应低通滤波控制,实时改变滤波系数从而改变蓄电池组和超级电容间的功率分配,防止超级电容过充过放。仿真结果表明所提分层协调控制策略在充分发挥混合储能系统特性、保持DCMG稳定的同时,优化了大容量混合储能系统的能量管理,延长了混合储能系统的寿命。搭建了包含两组蓄电池单元和一组超级电容单元的DCMG硬件实验平台,验证了所提自抗扰控制+改进模型预测控制+下垂控制的控制策略的优越性以及母线电压补偿器的有效性。