一、前馈控制系统的补偿方案与应用（论文文献综述）
苗发林[1]（2021）在《基于Bouc-Wen迟滞形态的驱动系统摩擦力补偿控制方法》文中进行了进一步梳理随着超精密加工、半导体光刻、激光雕刻等众多高端制造领域对高精度伺服驱动系统的不懈追求,对精密驱动技术的研究越来越受到重视。然而,由于摩擦力特征的复杂性,如何保证在充分刻画摩擦力属性的前提下,精准且高效地补偿摩擦力,成为系统提升运动精度的关键所在。对此研究人员采用了基于智能算法或基于摩擦力模型的两种补偿策略,但目前为止智能算法的稳定性和通用性很难保证,摩擦力模型预估精度差、预估力不连续的问题也仍未解决。基于此,本文在前人工作基础之上,研究了运动中摩擦力的非线性行为,提出了基于模型的补偿控制架构,为揭示摩擦力演变规律、改进摩擦力模型和解决摩擦力干扰提供参考。提出了一种融合Bouc-Wen迟滞形态和Stribeck效应相结合的两阶段混合模型,剖析了预滑移阶段和滑动阶段摩擦力的演变规律。结合模型组织结构与控制参数改变时对摩擦力预估精度的影响规律,明晰了传统模型的突出优势与不足之处,证实了新模型在预估精度和拐角光滑方面都较传统模型具有明显优势。依据果蝇优化算法的寻优原理,给出了摩擦力参数辨识的具体过程,扩展了模型辨识新渠道。依据滚珠丝杠工作台的运动特性,设计了含有积分饱和限制与选择逻辑、前馈控制、滤波器的P-PI控制架构,并在dSPACE实时控制系统、AEROTECH伺服驱动工作台实现了控制架构的验证。基于此,讨论并确定了摩擦力前馈补偿方案,在给定摩擦力模型补偿的情况下进行了补偿控制架构实验,对比了传统模型和本文所提出模型的跟踪误差效果,结果表明相较于传统模型,本文提出的方法在系统逆响应方面具有明显优势,对提升系统运动精度具有重要意义。
谢文强[2]（2021）在《直流微电网稳定性分析与控制策略研究》文中研究说明由于直流系统具有低惯性、弱阻尼的特征,加之恒功率负荷的负阻尼特性使得直流微电网的阻尼进一步弱化,因此稳定性问题成为了直流微电网研究中的一项重要内容。本课题主要针对于孤岛运行时采用下垂控制运行的直流微电网的稳定性问题展开研究。微电网通过储能换流器形成正常运行时所需要的母线电压,故研究中一般称储能换流器为GC（Grid-Forming Converter）。在实际工程中,一般需要多GC并联运行实现电压的稳定控制,其运行模式分为两种。在模式一中,各个GC均采用下垂控制;模式二为限幅运行方式,一台GC采用定电压控制,其余GC采用定电流控制。因此,文章中首先针对两种模式的暂稳态特性展开了研究,在保证良好的暂稳态特性的基础上,基于一定的假设条件进行了大信号稳定性分析与稳定运行控制策略设计。在模式一中,其稳态响应问题主要为GC之间的均流控制。GC之间的均流控制受GC端口至负荷之间电阻的影响,导致各个GC不能够严格按照下垂系数分配电流,因此本文提出了基于虚拟电压的均流控制策略。为获取虚拟电压,基于自律分散控制的思想,本文提出了改进的动态一致性算法,使得各个GC在仅与相邻GC通信的情况下获取虚拟电压、实现均流控制。此外,虚拟电压最终收敛至GC端口电压的平均值,可以反映母线电压水平,为母线电压水平的改善也提供了依据。模式一中的暂态响应聚焦于下垂控制在受到功率扰动时如何加快暂态过程。本文首先分析引起暂态过程的原因,并最初采用了 DOB（Disturbance Observer）的解决方案。研究发现,该方案虽然能够加速暂态响应过程,但是由于其反馈环节作用于电流内环时,使得电压外环传递到电流内环的参考值强制为零,从而旁路了下垂环节,使得虚拟电阻失去了作用,导致并联运行的GC系统无法实现均流控制。因此,文章提出了 WDOB（Weakened Disturbance Observer）的改善方案,通过弱化反馈环节以重新使能虚拟电阻,在不影响均流控制的前提下改善系统的暂态响应过程。由于模式二中采用定电压控制策略,其稳态问题并不突出,因此主要关注其暂态响应问题。文章首先分析了 GC受扰动后的暂态过程,给出了暂态响应受限的原因,然后提出了基于电压偏差的前馈控制策略,在同等电压偏差下加快电流内环的暂态响应。但是,由于滞环比较环节的存在,电流内环的超调量容易引起暂态过程中前馈环的反复投入与退出,因此文章又提出了前馈保持器的解决方案,并阐述了保持时间的设计方法。在直流微电网具有良好的暂稳态特性的基础上,文章基于合理假设对直流微电网进行大信号建模,从电源、负荷两个层面分别建立了其分析模型。由于考虑到恒功率负荷的存在使得系统呈现非线性,线性系统的稳定性分析方法不再适用。文章采用李雅普诺夫直接法和混合势函数法相互佐证,对所建立的模型进行大信号稳定性分析,并求取了稳定判据。然后利用稳定判据对于从数学意义上存在的多个稳态解进行了甄别,选出了可稳定运行的一类运行点,并给出了其大信号稳定的约束条件。直流微电网的稳定运行需要同时考虑稳定性约束与电压偏差约束,因此文章在运行控制策略制定时取两种约束条件的交集。由两约束条件可知,系统的稳定运行主要受到恒功率负荷和虚拟电阻的影响,因此文章首先分析了系统稳定运行的功率极限曲线,然后在功率极限曲线约束下分析了虚拟电阻设计的可行域,提出了基于包含性算法的优化设计方法。最后,根据功率极限分析与虚拟电阻的优化设计提出了分层稳定控制策略。
祝洋[3]（2020）在《基于多源干扰估计器的鲁棒飞行控制技术研究与应用》文中认为在复杂多变的飞行条件下,飞行器不可避免地受到输入干扰、模型不确定性、测量误差等因素的影响,这些因素统称为多源干扰。为了保证飞行器的飞行品质和飞行安全,在控制设计阶段必须系统地考虑多源干扰的主动抑制问题。然而,经典控制理论表明,同时抑制多源干扰往往需要做精细的折中,这样的设计过程复杂且极具挑战性。本文针对多源受扰系统的鲁棒轨迹跟踪问题,在标称跟踪控制器的基础上,提出统一的基于干扰估计器的鲁棒控制框架,将针对不同干扰的补偿机制进行结构整合,实现测控系统的多源干扰抑制,并在几种飞行器平台上进行应用与验证。本文创新点总结如下:针对无速率测量系统的鲁棒跟踪问题,提出了两种基于不确定性和干扰估计器（UDE）的输入干扰补偿方法。第一种方法中推导了UDE滤波器在无速率测量条件下的可行相对阶,保证UDE在可物理实现的前提下实现干扰的估计与补偿,并通过passivity技术注入阻尼,替代标称跟踪控制器中不可获得的速率反馈项,实现速率跟踪。第二种方法中提出了一种伦伯格状态观测器（LSO）和UDE的双向耦合结构,LSO为UDE提供速率估计,解决无速率测量问题,而UDE为LSO提供干扰估计,消除干扰对LSO性能的影响。在3-DOF直升机平台上的实验结果表明,提出的两种控制方法都能实现对集总干扰的估计与补偿以及对参考信号的高精度跟踪。针对传感器测量性能受限系统的鲁棒跟踪问题,首先,提出了一种基于测控系统模型的测量误差估计器（MEE）。相比于经典的滤波方法,MEE最大化地利用了传感器、控制器和被控对象的模型以及控制系统实时的输入输出信息,实现对测量误差的在线精准估计,并在控制系统中进行动态补偿。其次,通过引入预滤波器对测量信号进行预处理,可以降低MEE的带宽要求,从而降低MEE对模型不确定性的敏感程度。进一步针对复杂的传感器模型,提出了一个传感器动态时滞补偿器（SLC）,利用测控系统模型重构动态时滞误差并在闭环系统中对其进行实时补偿。在2-DOF直升机平台上的仿真实验结果展示了MEE相比于卡尔曼滤波器的性能优势。针对存在多源干扰的一类二阶系统的鲁棒跟踪问题,提出了一个多源干扰估计框架。该框架利用部分准确的控制系统模型信息和部分准确的状态测量来构建MEE和UDE,以分别在控制系统中估计和补偿多源干扰。此外,通过在多源干扰估计框架中引入奇异摄动参数ε,可以实现两个估计器估计带宽的协同调参,并利用奇异摄动理论证明了减小ε可以提高多源干扰抑制性能和闭环系统稳定性。在2-DOF直升机平台和四旋翼飞行器上的仿真实验结果表明,提出的基于MEE+UDE的多源干扰补偿方法相比于经典的鲁棒控制方案在瞬态控制、稳态控制和调参简易性等层面具有更优的性能。针对存在测量误差条件下的固定翼飞机航迹倾角鲁棒同步跟踪问题,研究本文提出的方法在飞行器编队控制中的推广应用。考虑固定翼飞机航迹倾角动态模型中的非最小相位特性,通过将基于MEE的测量误差补偿方法与经典的分布式观测技术以及非最小相位系统控制技术进行融合,提出了一种基于三模块的分布式鲁棒控制方案。该方案的特点是各个模块在结构和功能上实现解耦,使得在不影响其他功能模块的情况下,可以根据实际需求对其中任意模块进行改进或重新设计。对F-16战斗机编队的仿真结果表明,提出的控制方法可以实现时变航迹倾角参考信号的鲁棒同步跟踪。
李强[4]（2020）在《电机单方向转动工艺约束下连铸结晶器振动位移跟踪控制研究》文中认为连铸结晶器是钢铁生产过程中的铸坯成型设备,结晶器按非正弦振动是发展高效连铸、提高生产效率的重要技术之一。伺服电机驱动的连铸结晶器振动装置是一种新型的非正弦振动发生装置,通过电机的单方向、变角速度转动,经机械传动机构,驱动结晶器实现非正弦振动,该装置具有结构紧凑、节能降耗、易于维护等优点。但伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统前向通道中存在电机转角（或转速）到结晶器振动位移间的非线性周期函数关系、电机单方向转动工艺约束（即转速控制量恒为正值且存在上限,具有非对称饱和特性）、较大的快时变负载干扰及不确定性问题,这对控制系统的稳定性和控制精度带来不利影响。因此,本文对考虑电机单方向转动工艺约束、具有非线性周期函数关系的结晶器振动位移系统的跟踪控制问题进行研究。首先,针对电机单方向转动工艺约束和结晶器振动位移系统前向通道中存在的非线性周期函数问题,分别提出结晶器振动位移给定量前馈-反馈复合控制方案,以及考虑扰动观测器前馈补偿的复合控制方案。在给定量前馈-反馈控制方案中,给定量前馈控制通过构建电机转速期望值与结晶器振动位移期望值及其一阶导数之间对应的非线性函数关系实现,反馈控制采用重复PI控制器实现。在此基础上,考虑扰动观测器前馈补偿的控制方案,利用扰动观测器估计系统不确定性对结晶器振动位移的影响,并转换为电机转速差值进行前馈补偿,以提高结晶器振动位移系统的鲁棒稳定性和跟踪控制精度。其次,针对伺服电机负载转矩随结晶器上下振动时由于重力作用而产生较大的快时变负载干扰问题,通过结晶器振动位移到伺服电机转角间一一对应的分段函数关系,分别设计结晶器振动位移系统自抗扰控制器和滑模自抗扰控制器。自抗扰控制器采用扩张状态观测器估计系统状态量和整体不确定性,采用参数估计器估算系统时变参数,实现抗干扰跟踪控制;利用幂次趋近律与等速趋近律相结合的混合趋近律滑模控制来减小滑模面趋近时间,并建立趋近律参数与整体不确定性间的定量关系。通过仿真验证两种方法的有效性。再次,针对结晶器振动位移系统前向通道中存在的非线性周期函数问题、时变负载扰动及系统不确定性问题,设计一种考虑电机单方向转动工艺约束的结晶器振动位移系统滑模控制器。将结晶器振动位移跟踪误差转换为对应的电机转角误差,基于切换函数设计观测器估计整体不确定性,进而设计滑模控制器,以实现结晶器振动位移跟踪误差一致有界。最后,利用实验室搭建的伺服电机驱动的连铸结晶器模拟振动装置,基于西门子Simotion D425控制器进行实验研究。根据伺服控制器集成了电机转速环和电流环控制器的特点,主要对电机单方向转动工艺约束下,结晶器振动位移给定量前馈-反馈复合控制方法进行实验研究。
鲍宁[5]（2020）在《六自由度工业机器人动力学前馈控制方法研究》文中研究表明随着“智能制造”在工业、制造业等方面的提出和推广,工业机器人在推动“智能制造”的实现方面越来越发挥着不可忽视的作用,其中,六自由度工业机器人因为有着更高的灵活性而被广泛应用。而现有的六自由度工业机器人系统大多采用反馈增益为常量的PID控制,对机器人的动态控制有所欠缺。本文将PID控制算法、机器人动力学模型和前馈控制算法相结合,解决了 PID控制在机器人轨迹跟踪方面的滞后性问题,从而有效的提升了六自由度工业机器人控制系统的动态响应速度和轨迹精度。具体工作内容如下:首先,针对机器人系统采用传统脉冲方式实时性差、无法结合机器人模型实现前馈控制的问题,搭建了采用高速EtherCAT总线的机器人控制系统研究平台,为研究六自由度工业机器人运动学、动力学模型以及前馈控制创造了条件。其次,通过建立坐标系创建了六自由度工业机器人改进型的D-H参数模型,推导并建立了本次课题的六自由度工业机器人运动学模型,并且进行了仿真验证,为建立准确的机器人动力学模型打下了基础。然后,详细研究了机器人动力学模型参数辨识方法,建立了准确的六自由度工业机器人动力学模型。首先对通过迭代形式的牛顿-欧拉法创建的动力学模型进行线性化和参数重组;其次设计了进行动力学模型辨识的最优激励轨迹;然后选取了适当的低通滤波和零相位滤波以及平滑滤波方案对采集数据进行滤波处理以消除高频噪声干扰,选取了中心差分法计算出关节速度和加速度;最后通过最小二乘法对模型参数进行估算并且对所辨识参数进行验证,从而获得了准确的机器人动力学模型。最后,对六自由度工业机器人动力学力矩前馈控制系统进行了分析研究。基于辨识的动力学模型,搭建了基于Simulink的PD+机器人动力学模型前馈控制仿真系统,在本次课题开发的机器人控制系统平台上开展了前馈控制实验。通过仿真结合实验验证了 PD+动力学模型前馈控制方法的有效性,通过该方法改善了机器人的动态响应特性,提高了机器人轨迹跟踪精度。
刘津濂[6]（2020）在《UPFC的潮流调节特性及控制策略研究》文中研究指明统一潮流控制器（UPFC）作为当今最先进和最通用的柔性交流输电装置（FACTS）,结合了并联型和串联型柔性交流输电装置的优势,能够为电网提供电压控制、无功或有功补偿、线路阻抗补偿、潮流调节、低频振荡阻尼,并能增强系统的功角和电压稳定性。尤其随着近年来MMC型电压源换流器的逐步发展成熟,使MMC型UPFC得以设计制造并应用于实际工程。目前为止,关于UPFC的运行原理已经有了大量的研究积累,但仍然存在一些不足或缺陷亟待解决。关于含UPFC系统的数学建模方面,现有研究大多对UPFC采取电流注入或功率注入的等效建模方法,而并未基于实际电路进行建模,使得分析结果与实际情况存在一定差距;关于含UPFC系统稳态潮流规律的现有研究中,一方面缺乏从坐标域的全局范围和局部范围的不同角度对系统潮流的分布和变化规律分别进行分析,并且未对系统不同关键节点处的稳态潮流分布和变化规律进行对比分析。另一方面,也未曾针对UPFC输出的串联侧嵌入电压变量的具体调节方式、系统潮流变化率特性或潮流调节效率等方面进行详细分析;关于UPFC的控制策略研究方面,现有的控制策略难以同时满足快速性、准确性和实用性等调节需求;关于UPFC的仿真建模及方案设计方面,现有研究缺乏针对不同稳态和暂态仿真事件类型及同种事件类型中的不同突变事件的全面设计,也缺乏针对系统不同关键节点处仿真结果的对比分析。本文旨在弥补以上现有研究的不足和缺陷,以含UPFC的双端电力系统的实际电路为基础,针对该系统在不同典型运行工况下的不同关键节点处的稳态潮流数学建模、潮流分布与变化规律、潮流变化率调节特性、实用控制策略、电磁暂态仿真等多方面展开理论建模、设计、测试与分析,以全面详细地总结UPFC的稳态潮流规律,潮流调节特性及控制策略等方面的特性。本文所完成的主要工作可以概括为以下几个方面。（1）建立了含UPFC双端电力系统稳态潮流的原始详细数学模型,以及包含全局与局部潮流变化范围的分部潮流数学模型,对UPFC的稳态潮流规律进行了理论分析、测试与归纳。以嵌入UPFC后的典型双端电力系统的实际电路为基础,从系统的送端到受端选取了UPFC嵌入后潮流发生明显变化的五个代表性关键节点。分别推导了每个关键节点处的有功与无功潮流表达式,建立了含UPFC典型双端电力系统的原始详细潮流模型。然后,对原始详细潮流模型做进一步的简化与分解,并重组为局部潮流模型（Local Power Flow Model,LPFM）与全局潮流模型（Global Power Flow Model,GPFM）两部分,统称为分部潮流模型。设置了多种系统典型运行工况,分别对每个关键节点处的潮流从GPFM和LPFM的角度进行了理论分析和案例测试,并分别对测试结果在二维平面和三维空间中进行了分析比较。最后,针对系统不同运行工况下不同关键节点处的局部潮流运行区域内部随串联侧嵌入电压幅值和相角变化的稳态潮流分布规律进行了分析和对比。测试分析表明,在UPFC运行过程中,系统各关键节点处的潮流均同时存在潮流曲线在局部潮流区域内的旋转以及局部潮流区域在全局坐标中的移动这两种变化规律。UPFC可以将不同系统运行工况下不同关键节点处的有功-无功分布点（P-Q点）调整到同一坐标区域或点,以适应系统工况变化的需求。通常情况下,针对UPFC输出的串联侧嵌入电压相角的调节往往集中在有限的特定范围内,有利于提升UPFC潮流调节的效率和精确性。（2）开展了关于多特征自变量的UPFC潮流变化率调节特性建模与分析。基于前文建立的原始详细数学模型,选取了UPFC输出的串联侧嵌入电压的幅值、相角以及系统相位差作为潮流调节的三个特征自变量,推导了每个关键节点处关于每个特征自变量的有功与无功潮流变化率数学模型。接下来,将UPFC输出的串联侧嵌入电压的幅值和相角两个特征自变量的不同递增变化方式组合成调节潮流变化率的两种典型调节模式,并针对系统第三个特征变量的相角差变化方式设计了调节潮流变化率的几种典型调节场景。最后,以调节潮流变化率过程中的变量调节自由度和潮流调节效率等方面为分析依据,对系统每个关键节点处在不同调节模式和调节场景下的潮流变化率调节规律进行案例测试和分析比较。测试分析表明,通过在坐标域中调节不同的特征自变量,可以针对不同系统运行工况及应用场景的需求,将系统不同关键节点处的潮流变化率调整到不同的水平,从而改变系统潮流调节的效率。以此实现了综合协调潮流调节效率与系统保护和稳定性要求的关系,有利于做出使电网既高效又稳定的运行调节选择。（3）完成了MMC型UPFC的新型前馈协调控制策略设计与性能分析。以含UPFC双端电力系统的实际电路为基础,首先分别设计了UPFC并联侧及串联侧换流器的电流内环及电压外环的基本交叉耦合控制框架。在此基础上,进一步分别设计了关于并联侧换流器输出电流的d轴和q轴分量以及串联侧换流器输出电压的d轴和q轴分量的前馈控制模块及其控制回路。同时通过理论推导分别对以上控制回路的输入测引入必要的前馈补偿信号,有效提升了控制策略的精确性,以此完成了整个前馈协调控制策略的设计。另一方面,对所设计的前馈控制策略的电流内环、电压外环及前馈控制回路的开环和闭环传递函数分别进行了推导和设计。最后,对以上设计的所有控制回路的复频域和时域性能指标进行了计算分析。理论分析表明,UPFC的所有相关内环、外环以及前馈控制回路能够在无相互重叠及干扰的各自频率区域运行,并在阻尼比、相位裕度等频域特性以及稳定时间和最大过冲等时域特性方面表现了良好的性能。以此验证了所设计控制策略的快速性、精确性及稳定性。（4）完成了MMC型UPFC关于多类型稳态与暂态突变事件的电磁暂态仿真建模、方案设计及仿真分析。以含MMC型UPFC的220 kV输电系统为案例,首先针对MMC型UPFC的组成结构,变压器联结方式,MMC输入参数等方面进行了全面仿真建模。然后,分别在三种典型的稳态与暂态仿真事件类型所对应的各自仿真时域坐标中,在以500ms为固定时间间隔的多个时间点,连续设计了不同突变事件。这种仿真方案全面涵盖了有功与无功潮流参考值阶跃调节、系统运行工况变化以及在系统不同关键位置的多种典型横向和甩负荷暂态故障等三种仿真事件类型中的不同突变事件,有利于针对UPFC在同种仿真事件类型中的不同突变事件的性能表现在同一仿真时域坐标中进行分析归纳,同时也有利于对系统不同关键节点处的仿真结果在同一时域坐标中进行对比分析。在PSCAD平台中搭建了相应电磁暂态模型并完成了时域仿真,对仿真中系统不同关键节点处的有功与无功潮流、电压与电流波形及总谐波畸变率等关键细节和指标进行了详细分析和对比。仿真结果表明,UPFC主要通过大幅度调节串联侧嵌入电压的相角来实现系统潮流的阶跃调节及阻尼暂态接地故障引起的潮流振荡,同时通过调节串联侧嵌入电压的输出功率以实时适应系统运行工况的变化。以此验证了所设计的新型前馈协调控制策略在220 kV MMC型UPFC系统中具有控制效率高、波形质量好、运行稳定可靠等优良特性。
李家铮[7]（2020）在《SCARA机器人动力学参数辨识及前馈控制研究》文中提出随着工业机器人在工业场所中的应用范围不断扩大,各应用领域在保证效率的同时,对机器人的精度要求也在逐渐提高。其中SCARA机器人具有灵活快速、重复定位精度高等优点。在快速搬运、点胶、激光焊接以及精密装配等工业场合,要求机器人沿固定路径进行工作,需要对机器人关节施加适当力矩使得机器人末端精准跟随期望轨迹,由于机器人系统具有很强的非线性,传统的工业控制方法并没有考虑机器人的动力学特性等非线性因素,不再适用于高精度的轨迹跟踪控制,而通过基于动力学模型的前馈力矩控制可以有效提高机器人的轨迹跟随精度,并改善机器人的动态响应速率。因此对于机器人的动力学模型中参数进行辨识继而采用前馈控制展开研究,具有重要的价值和意义。首先,本文以SCARA机器人为研究对象,为了避免在设计机器人运动轨迹时遇到奇异位置,对机器人模型的运动学方面展开研究。通过建立D-H坐标系求解出机器人的运动学正解和逆解,然后通过正逆运动学关系得到机器人奇异位置,并介绍了SCARA机器人实验平台和具体参数,为后续开展实验打下基础。其次,针对SCARA机器人动力学模型中参数不准确的问题,提出了一种采用递推最小二乘法进行动力学参数辨识的方法。对机器人模型进行动力学建模,根据实际需要将动力学方程进行简化和线性化处理,并进行验证,得到动力学模型中待辨识参数集。然后设计了激励轨迹优化方案,将动力学方程中的回归矩阵条件数为优化指标,得到了机器人的最优激励轨迹并进行实验验证。接下来设计了动力学参数辨识方案,经过多次实验和数据滤波处理,采用递推最小二乘法辨识出机器人动力学参数,并选择另一条轨迹进行验证,证明了参数辨识结果的正确性。最后,针对机器人系统控制精度不足问题,在动力学参数辨识结果的基础上,设计了基于动力学模型的力矩前馈控制方案。对关节中的摩擦力进行补偿,同时计算出机器人所需前馈力矩值,并搭建ADAMS+MATLAB联合仿真平台进行仿真验证。然后对机器人控制系统进行二次开发,实现了前馈控制并进行实验,仿真和实验结果表明力矩前馈控制可以有效提高机器人的轨迹跟踪精度,并改善了动力学特性。
徐田荣[8]（2020）在《运动平台光电跟踪系统的前馈控制技术研究》文中认为随着光电跟踪系统的不断发展,其越来越多的被应用在运动平台上,除此之外,跟踪目标的种类和特性也在发生改变,这都对光电跟踪系统的控制系统设计提出了更高的要求。实现运动平台目标跟踪的两个主要任务是视轴稳定与目标跟踪。视轴的惯性稳定需要增加额外的惯性传感器,构建稳定回路,隔离载体扰动。在系统惯性稳定的条件下,目标跟踪性能决定了系统最终的跟踪精度,其中,图像传感器的性能是影响系统跟踪性能的最主要的原因,传统的反馈控制主要是通过提高开环增益或者提高系统型别的方法来提高跟踪性能,但是这些方法会对系统的稳定性和动态性能有影响,效果有限。理论上,目标信息的前馈是提高对机动目标的跟踪精度的一种非常有效的手段。但是,对于光电跟踪系统而言,大多数情况下,图像传感器器只能得到目标轴与视轴的之间偏差信息,不能直接实现基于输入的前馈控制。对于基座安装在地面的跟踪系统,通过传感器数据融合和预测滤波技术合成目标运动信息实现等效前馈的方法已经得到了应用和发展,而对于基座安装在运动平台的系统,由于还要额外受到载体扰动的影响,这些地基跟踪的方法并不能完全适用,与此相关的研究相对较少。另外,这种目标信息合成等效的前馈方法,其有效性依赖于目标信息合成的精度,受延时估计的准确性、被控对象模型辨识精度的等方面的影响。因此,探索新的控制方法,来进一步提高运动平台光电跟踪系统的目标跟踪性能是当前研究的一个重点。本课题提出在运动平台光电跟踪系统应用一种基于Youla参数化的前馈控制方法。它结合视轴偏差信息和控制器的输出,通过前馈滤波器前馈到原始反馈回路中,其误差抑制能力是传统反馈控制的误差抑制能力与1-Q（s）e-T1s之和。这种设计把控制器设计问题转化成了滤波器优化问题,并且Q（s）的低通特性设计能够在一定程度上抑制模型精度辨识对系统稳定性的影响。由于该方法对误差抑制和扰动抑制同时有效果,不依赖于额外增加的传感器特性,而仅仅利用图像传感器提供的偏差进行控制,所以同样的适用于运动平台上的光电跟踪系统。由于前馈滤波器的设计至关重要,本文设计优化了一种三阶Q31低通滤波器,进一步优化和调整跟踪性能。对该方法进行了Matlab Simulink模块仿真分析和基于快反镜系统的实验验证,结果都表明该基于Youla参数化的前馈控制方法可以有效提高系统在低频段的误差抑制能力,当目标运动频率在1Hz以下时,其误差抑制能力与传统反馈控制相比可以提高3-4倍。
金裕嘉[9]（2020）在《弱电网下LCL型并网逆变器组合滤波前馈控制策略研究》文中进行了进一步梳理随着光伏和风能等新能源的发展,并网逆变器对配电网的稳定性以及电能质量带来了很大的挑战。在实际应用中,公共电网接入大量分布式逆变电源和非线性负载,实际电网变成非理想的电压源,而呈现出弱电网特性,主要表现为存在不可忽略的时变性线路阻抗和大量的背景谐波,从而影响并网逆变器的入网电流的电能质量。本文在弱电网环境下,以三相LCL型并网逆变器为研究对象,主要研究电网阻抗变化对LCL型滤波器谐振抑制以及PCC（Point of Common Coupling）电压前馈的影响,同时提出相应的解决方法。弱电网环境下,本文重新构建了LCL型并网逆变器的数学模型,推导了其在不同坐标系下的数学模型。由于LCL型滤波器自身为三阶系统,其谐振频率处存在谐振尖峰,将会导致系统不稳定。针对这种情况,一般可通过无源阻尼或有源阻尼的方法来抑制谐振峰。对比分析常用的无源阻尼方法和有源阻尼方法的优缺点,指出在弱电网下基于陷波器的阻尼方法已然失效。弱电网环境下,由于存在电网阻抗的变化导致LCL型滤波器的谐振频率会产生变化,进而影响并网系统的稳定。针对这个问题,本文提出一种适用于LCL型并网逆变器的网侧电流延时反馈控制方法。该方法采用网侧的单环控制结构,通过合理设计LCL型滤波器相关的参数,在网侧电流反馈支路上引入适当的延迟补偿环节,从而扩大LCL型并网逆变器的稳定带宽,使LCL滤波器自身构成的谐振峰不会影响系统的稳定。弱电网环境下,电网电压存在时变性线路阻抗和大量的背景谐波,传统的PCC电压前馈,会额外引入网侧电流,从而导致系统稳定性降低。针对这种情况,本文提出了组合滤波前馈的方法。该方法通过引入特定谐波次数的陷波器组抑制背景谐波,选择截止频率较大的低通滤波器,提升系统稳定性兼顾动态响应。基于组合滤波前馈控制策略,采用网侧电流反馈的单环控制,合理设计LCL滤波器的具体参数,对组合滤波进行了数字化设计,能有效保证系统的稳定。在Matlab/Simulink环境下,搭建了仿真模型,然后详细设计系统软硬件,搭建了以TMS320F28335数字信号处理器为控制芯片的并网逆变器的实验平台。在该平台上进行启动,变载等实验。实验结果表明,采用网侧单环延时反馈控制,能让LCL型并网逆变器稳定运行;弱电网条件下,传统方法已然失效,而采用组合滤波前馈控制策略,保证系统稳定运行,提升系统的稳定性也兼顾动态响应,验证了本文组合滤波前馈控制策略的有效性。
储文龙[10]（2020）在《集成式电液制动系统建模与控制方法研究》文中研究表明为了满足新能源汽车与自动驾驶汽车对制动系统的要求,本文选择集成式电液制动系统（Integrated Electro-Hydraulic Brake System,I-EHB）为研究对象。设计了系统工作方案与目标制动力识别方案,建立了系统数学模型,推导得到面向前馈控制器设计的系统模型。设计硬件在环试验研究了系统摩擦与验证了系统模型,设计了基于压力和速度的双闭环PID控制器与基于系统模型的前馈控制器。并进行硬件在环试验,验证了“压力前馈+压力与速度双闭环串级PID”复合控制方法。基于I-EHB系统工作特点设计了坡道起步辅助控制策略,并利用Simulink/Car Sim联合仿真平台进行了仿真验证。具体的研究工作如下:（1）设计了I-EHB系统工作方案与目标制动力识别方案。建立了I-EHB系统中的机械与液压子系统数学模型,推导得到了系统传递函数。基于Padé降阶法将系统传递函数降阶为二阶,得到了面向前馈控制器设计的系统模型。（2）构建了I-EHB系统试验台架,论述了I-EHB系统硬件在环测试方法。以经典的摩擦模型对系统摩擦进行了分析,并利用AMESim模型研究了摩擦对系统动态特性的影响。通过优化与线性化得到面向参数识别的摩擦模型。设计硬件在环试验,并完成了参数识别。（3）设计了基于压力和速度的双闭环PID控制器,进行压力跟随的硬件在环试验。伺服主缸实际压力基本跟随目标压力,但阶跃压力调整时间超过0.698s,正弦压力和斜坡压力的均方根误差最大分别接近12bar和1.4bar。双闭环PID控制能兼顾响应速度与稳态误差,但需要进一步优化控制结构。（4）验证了系统模型,并设计了基于系统模型的前馈控制器。构成了“压力前馈+压力和速度双闭环串级PID”的控制结构,进行压力跟随的硬件在环试验。阶跃压力调整时间缩短500ms以上并控制在0.2s以内;正弦压力和斜坡压力的均方根误差小于7bar和1bar,性能提高率约为20%-50%。因此,验证压力前馈的有效性。（5）基于车身姿态推导出坡道倾角修正方法。利用Car Sim构建了车-坡道模型验证修正方法,修正率可达到85%以上。基于I-EHB系统工作特点提出坡道起步辅助控制策略,并利用Simulink/Car Sim联合仿真平台进行了策略的仿真验证。
二、前馈控制系统的补偿方案与应用（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、前馈控制系统的补偿方案与应用（论文提纲范文）
（1）基于Bouc-Wen迟滞形态的驱动系统摩擦力补偿控制方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 驱动控制补偿策略研究现状 |
| 1.2.2 摩擦力模型研究现状 |
| 1.2.3 驱动控制系统信号滤波研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 驱动系统传统摩擦力模型的分析 |
| 2.1 摩擦力特性的变化规律 |
| 2.1.1 预滑移阶段特性 |
| 2.1.2 滑动阶段特性 |
| 2.2 传统摩擦力模型的分析 |
| 2.2.1 Stribeck模型 |
| 2.2.2 Dahl模型 |
| 2.2.3 Lu Gre模型 |
| 2.2.4 GMS模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于Bouc-Wen迟滞形态的摩擦力模型 |
| 3.1 Bouc-Wen模型原理 |
| 3.1.1 Bouc-Wen模型及归一化处理 |
| 3.1.2 归一化参数分析 |
| 3.2 基于Bouc-Wen迟滞形态的摩擦力模型 |
| 3.2.1 预先讨论 |
| 3.2.2 基于Bouc-Wen迟滞形态的摩擦力模型 |
| 3.2.3 模型表征特性分析 |
| 3.3 模型参数辨识 |
| 3.3.1 滑动阶段参数辨识 |
| 3.3.2 预滑移阶段参数辨识 |
| 3.3.3 GMS模型参数辨识 |
| 3.4 摩擦力模型预估效果的比较 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 驱动系统的控制架构设计与验证 |
| 4.1 驱动工作台的软硬件简介 |
| 4.2 驱动控制架构设计 |
| 4.2.1 基础闭环控制架构 |
| 4.2.2 积分过程的饱和限制与选择逻辑 |
| 4.2.3 前馈控制 |
| 4.3 控制架构的实验验证 |
| 4.3.1 初步实验验证 |
| 4.3.2 滤波器的添加 |
| 4.3.3 含滤波器的控制架构实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 驱动系统摩擦力补偿控制方案与实验结果分析 |
| 5.1 摩擦力补偿方案 |
| 5.2 实验与结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 发展与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（2）直流微电网稳定性分析与控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.2 直流微电网稳定控制的研究现状 |
| 1.2.1 直流微电网的协调控制策略研究 |
| 1.2.2 直流微电网的暂态控制策略研究 |
| 1.2.3 直流微电网稳定性研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 依下垂特性运行时的稳态响应 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于虚拟电压的均流控制策略 |
| 2.2.1 线路电阻对均流控制的影响 |
| 2.2.2 均流控制策略设计 |
| 2.3 动态一致性算法 |
| 2.3.1 一致性基本原理 |
| 2.3.2 动态一致性改进 |
| 2.3.3 动态一致性算法收敛性能比较 |
| 2.4 基于虚拟电压的电压补偿 |
| 2.5 仿真验证 |
| 2.5.1 动态一致性算法收敛性能验证 |
| 2.5.2 补偿策略有效性验证 |
| 2.6 实验验证 |
| 2.6.1 均流控制策略实验验证 |
| 2.6.2 电压补偿策略实验验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 依下垂特性运行时的暂态响应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 DOB应用的技术难点及解决方案 |
| 3.2.1 DOB的基本原理 |
| 3.2.2 引起电压暂态过程的原因分析 |
| 3.2.3 电流环的补偿设计 |
| 3.2.4 电流内环补偿前后的动态特性比较 |
| 3.2.5 实验验证 |
| 3.3 下垂控制系统的DOB设计 |
| 3.3.1 控制系统的等效模型 |
| 3.3.2 低通滤波器的设计 |
| 3.3.3 实验验证 |
| 3.4 DOB应用的缺陷分析及WDOB改进方案 |
| 3.4.1 DOB应用于下垂控制的缺陷分析 |
| 3.4.2 基于WDOB的改善方案 |
| 3.4.3 实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 定电压运行时的暂态响应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 动态过程分析 |
| 4.3 前馈策略设计与改善 |
| 4.3.1 前馈策略的初步设计 |
| 4.3.2 前馈策略缺陷分析及改善方案 |
| 4.4 实验验证 |
| 4.4.1 基本前馈策略 |
| 4.4.2 前馈策略改善方案 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 直流微电网的稳定性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 直流微电网的等效建模 |
| 5.2.1 储能系统的等效建模 |
| 5.2.2 负荷的等效建模 |
| 5.2.3 直流微电网的等效模型 |
| 5.3 大信号稳定的充要条件 |
| 5.3.1 李雅普诺夫直接法分析 |
| 5.3.2 与混合势函数法比较 |
| 5.4 稳定运行点的甄别 |
| 5.4.1 第一类运行点的稳定性分析 |
| 5.4.2 第二类运行点的稳定性分析 |
| 5.4.3 运行点受扰动后物理过程分析 |
| 5.5 稳定判据的验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 直流微电网的稳定运行策略 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 系统稳定运行的功率极限分析 |
| 6.2.1 稳定性约束 |
| 6.2.2 电压偏差约束 |
| 6.2.3 功率极限曲线 |
| 6.3 虚拟电阻的优化设计 |
| 6.3.1 虚拟电阻的可行域分析 |
| 6.3.2 系统的稳定裕度 |
| 6.3.3 基于包含性算法的优化设计 |
| 6.4 稳定运行控制策略设计 |
| 6.5 实验验证 |
| 6.5.1 功率极限曲线及负荷调整的有效性验证 |
| 6.5.2 包含性算法及虚拟电阻调整的有效性验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）基于多源干扰估计器的鲁棒飞行控制技术研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.1.1 受多源干扰的控制系统 |
| 1.1.2 低成本飞行器的发展现状 |
| 1.1.3 低成本飞行器在受多源干扰条件下的控制难点 |
| 1.2 受多源干扰控制系统的国内外研究历史与现状 |
| 1.2.1 受集总输入干扰系统的鲁棒控制 |
| 1.2.2 受输出干扰或传感器数量受限系统的鲁棒控制 |
| 1.2.3 受多源干扰系统的鲁棒控制 |
| 1.3 本论文的主要创新与贡献 |
| 1.3.1 主要创新 |
| 1.3.2 主要贡献 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 无速率测量系统的集总输入干扰补偿控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 无速率测量系统的控制器设计分析 |
| 2.2.1 问题描述 |
| 2.2.2 设计难点 |
| 2.3 基于passivity技术和改进的UDE的控制方案设计 |
| 2.3.1 控制方案设计 |
| 2.3.2 改进的UDE设计 |
| 2.3.3 稳定性和性能分析 |
| 2.3.4 3-DOF直升机应用 |
| 2.4 基于改进的LSO+UDE的控制方案设计 |
| 2.4.1 控制方案设计 |
| 2.4.2 改进的LSO设计 |
| 2.4.3 UDE设计 |
| 2.4.4 稳定性和性能分析 |
| 2.4.5 3-DOF直升机应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 传感器性能受限系统的测量误差补偿控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 传感器性能受限系统的控制器设计分析 |
| 3.2.1 问题描述 |
| 3.2.2 设计难点 |
| 3.3 基于MEE的控制方案设计 |
| 3.3.1 控制方案设计 |
| 3.3.2 MEE设计 |
| 3.3.3 稳定性分析 |
| 3.3.4 2-DOF直升机应用 |
| 3.3.5 固定翼飞机应用 |
| 3.4 被控系统模型精度受限条件下基于MEE的控制方案设计 |
| 3.4.1 改进的控制方案设计 |
| 3.4.2 2-DOF直升机应用 |
| 3.5 传感器动态时滞条件下基于MEE+SLC的控制方案设计 |
| 3.5.1 针对一阶传感器模型的控制方案设计 |
| 3.5.2 针对一阶传感器模型的MEE设计 |
| 3.5.3 针对高阶传感器模型的控制方案和MEE设计的推广 |
| 3.5.4 2-DOF直升机应用 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 存在多源干扰系统的一体化补偿控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 存在多源干扰系统的控制器设计分析 |
| 4.2.1 问题描述 |
| 4.2.2 设计难点 |
| 4.3 基于MEE+UDE的控制方案设计 |
| 4.3.1 多源干扰估计框架设计 |
| 4.3.2 控制方案设计 |
| 4.3.3 MEE设计 |
| 4.3.4 UDE设计 |
| 4.3.5 稳定性和性能分析 |
| 4.3.6 与经典鲁棒控制方案的对比 |
| 4.3.7 2-DOF直升机应用 |
| 4.3.8 四旋翼飞行器应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 固定翼飞机高精度编队控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 固定翼飞机高精度编队控制设计分析 |
| 5.2.1 问题描述 |
| 5.2.2 设计难点 |
| 5.3 基于因果稳定逆的分布式鲁棒同步输出跟踪控制方案设计 |
| 5.3.1 控制方案设计 |
| 5.3.2 分布式观测网络设计 |
| 5.3.3 因果稳定逆设计 |
| 5.3.4 基于MEE的局部鲁棒控制器设计 |
| 5.3.5 稳定性和性能分析 |
| 5.3.6 F-16战斗机编队应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（4）电机单方向转动工艺约束下连铸结晶器振动位移跟踪控制研究（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 连铸结晶器振动位移跟踪控制相关方法的研究现状 |
| 1.2.1 具有约束的非线性系统跟踪控制研究现状 |
| 1.2.2 非线性周期输出系统的跟踪控制研究现状 |
| 1.2.3 考虑干扰及不确定性的非线性系统跟踪控制研究现状 |
| 1.2.4 连铸结晶器振动位移跟踪控制研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第2章 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统模型及工艺技术要求 |
| 2.1 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统数学模型 |
| 2.1.1 伺服电机数学模型 |
| 2.1.2 偏心轴连杆机构等机械传动部分模型 |
| 2.1.3 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统整体模型 |
| 2.2 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移控制系统工艺技术要求 |
| 2.2.1 连铸工艺简介及连铸结晶器非正弦振动基本工艺要求 |
| 2.2.2 连铸工艺对伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统的控制要求 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 电机单方向转动工艺约束下结晶器振动位移系统复合控制研究 |
| 3.1 伺服电机转速与结晶器振动位移间映射关系的构建 |
| 3.2 结晶器振动位移给定量前馈-反馈复合控制器 |
| 3.2.1 结晶器振动位移系统重复PI反馈控制器设计 |
| 3.2.2 结晶器振动位移非线性前馈控制器设计 |
| 3.2.3 结晶器振动位移给定量前馈-反馈复合控制器仿真研究 |
| 3.3 考虑扰动观测器前馈补偿的结晶器振动位移系统复合控制 |
| 3.3.1 机械传动部分对结晶器振动位移的影响分析 |
| 3.3.2 考虑扰动观测器前馈补偿的结晶器振动位移系统复合控制器设计 |
| 3.3.3 考虑扰动观测器前馈补偿的结晶器振动位移系统复合控制器仿真研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 考虑时变负载的连铸结晶器振动位移系统自抗扰控制研究 |
| 4.1 伺服电机转角与结晶器振动位移的分段函数关系 |
| 4.2 连铸结晶器振动位移系统自抗扰控制器设计 |
| 4.2.1 基于时变参数估计的自抗扰控制器设计 |
| 4.2.2 连铸结晶器振动位移系统自抗扰控制器的稳定性分析 |
| 4.2.3 连铸结晶器振动位移系统自抗扰控制器仿真研究 |
| 4.3 连铸结晶器振动位移系统滑模自抗扰控制器设计 |
| 4.3.1 基于混合趋近律的滑模自抗扰控制器设计 |
| 4.3.2 连铸结晶器振动位移系统滑模自抗扰控制器的稳定性分析 |
| 4.3.3 连铸结晶器振动位移系统滑模自抗扰控制器仿真研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于扰动观测的连铸结晶器振动位移系统滑模控制研究 |
| 5.1 电机转角跟踪误差与结晶器振动位移跟踪误差映射关系的构建 |
| 5.2 基于扰动观测的连铸结晶器振动位移系统滑模控制器设计 |
| 5.2.1 结晶器振动位移滑模控制器切换函数设计 |
| 5.2.2 基于切换函数的扩张状态观测器设计 |
| 5.2.3 基于扰动观测的结晶器振动位移滑模控制器设计及分析 |
| 5.3 基于扰动观测的连铸结晶器振动位移滑模控制器仿真研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移前馈-反馈复合控制实验研究 |
| 6.1 伺服电机驱动的连铸结晶器振动实验平台简介 |
| 6.2 基于西门子Simotion D425控制器的控制系统简介 |
| 6.3 结晶器振动位移给定量前馈-反馈的复合控制实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（5）六自由度工业机器人动力学前馈控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 论文的主要研究内容和章节安排 |
| 2 机器人控制系统研究平台介绍 |
| 2.1 研究平台介绍 |
| 2.2 EherCAT总线技术介绍 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 机器人运动学建模研究 |
| 3.1 机器人D-H参数表示 |
| 3.2 机器人运动学建模 |
| 3.3 机器人运动学仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 机器人动力学建模研究 |
| 4.1 工业机器人动力学建模 |
| 4.2 机器人动力学参数辨识 |
| 4.3 动力学建模实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于动力学前馈的控制方法研究 |
| 5.1 工业机器人动力学力矩前馈控制方法研究 |
| 5.2 工业机器人动力学前馈控制仿真 |
| 5.3 工业机器人动力学前馈控制实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与工作展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（6）UPFC的潮流调节特性及控制策略研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 论文中的术语、缩写和符号清单 |
| 1 论文中的术语清单 |
| 2 论文中的缩写清单 |
| 3 论文中的符号清单 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 UPFC建模、控制及应用等方面的研究现状 |
| 1.2.1 UPFC的概念、原理及功能的发展现状 |
| 1.2.2 UPFC的稳态潮流等效建模研究与发展现状 |
| 1.2.3 UPFC的控制策略的研究与发展现状 |
| 1.2.4 UPFC在抑制电力系统振荡方面的研究现状 |
| 1.2.5 UPFC在实际工程中的发展及应用现状 |
| 1.2.6 变结构潮流控制器的研究与发展现状 |
| 1.3 本文所做的主要创新及研究内容 |
| 第二章 含UPFC双端电力系统的稳态潮流变化规律 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 含UPFC双端电力系统的稳态潮流数学建模 |
| 2.2.1 含UPFC双端电力系统的原始详细潮流模型 |
| 2.2.2 含UPFC双端电力系统的分部潮流模型 |
| 2.2.3 含UPFC双端电力系统的全局与局部稳态潮流规律的理论分析 |
| 2.3 基于分部潮流模型的UPFC稳态潮流规律案例测试与分析 |
| 2.3.1 关于GPFM角度的UPFC稳态潮流规律案例测试与分析 |
| 2.3.2 关于LPFM角度的UPFC稳态潮流规律案例测试与分析 |
| 2.4 基于原始详细模型的UPFC稳态潮流规律案例测试与分析 |
| 2.4.1 P-Q平面中的UPFC稳态潮流规律案例测试与分析 |
| 2.4.2 关于串联侧嵌入电压相角θ的 UPFC稳态潮流规律案例测试与分析 |
| 2.4.3 极坐标系统中的UPFC稳态潮流测试结果与分析 |
| 2.4.4 三维空间中的UPFC稳态潮流案例测试与分析 |
| 2.5 含UPFC双端电力系统的全局与局部稳态潮流规律总结 |
| 2.6 系统各SCP处的潮流运行环内部稳态潮流分布规律 |
| 2.6.1 系统正常运行工况1 下各SCP处的潮流运行环内部稳态潮流分布规律 |
| 2.6.2 系统正常运行工况2 下各SCP处的潮流运行环内部稳态潮流分布规律 |
| 2.6.3 系统正常运行工况3 下各SCP处的潮流运行环内部稳态潮流分布规律 |
| 2.6.4 系统恶劣运行工况4 下各SCP处的潮流运行环内部稳态潮流分布规律 |
| 2.6.5 关于UPFC潮流运行环的内部稳态潮流分布规律总结 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 关于多特征自变量的含UPFC系统潮流变化率调节特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 关于多特征自变量的含UPFC系统潮流变化率调节理论原理 |
| 3.2.1 关于含UPFC系统潮流变化率调节的多特征自变量的选取 |
| 3.2.2 关于多特征自变量的含UPFC系统潮流变化率调节数学建模 |
| 3.2.3 关于多特征自变量的含UPFC系统潮流变化率调节规律的理论分析 |
| 3.3 含UPFC系统潮流变化率调节特性的案例测试与分析 |
| 3.3.1 含UPFC系统典型运行工况及潮流变化率调节模式和调节场景设定 |
| 3.3.2 含UPFC系统关键节点1 处的潮流变化率案例测试及分析 |
| 3.3.3 含UPFC系统关键节点2 处的潮流变化率案例测试及分析 |
| 3.3.4 含UPFC系统关键节点3 处的潮流变化率案例测试及分析 |
| 3.3.5 含UPFC系统关键节点4 处的潮流变化率案例测试及分析 |
| 3.4 关于多特征自变量的含UPFC系统潮流变化率调节特性总结 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 MMC型 UPFC的新型前馈协调控制策略设计与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 MMC的结构及数学原理 |
| 4.3 关于UPFC并联侧换流器的前馈协调控制策略设计 |
| 4.3.1 关于UPFC并联侧换流器的电流内环设计 |
| 4.3.2 关于UPFC并联侧换流器的前馈协调控制设计 |
| 4.4 关于UPFC串联侧换流器的前馈协调控制策略设计 |
| 4.4.1 关于UPFC串联侧换流器的电压外环与电流内环设计 |
| 4.4.2 关于UPFC串联侧换流器的前馈协调控制模块的设计 |
| 4.5 新型前馈协调控制策略在复频域与时域的性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 MMC型 UPFC的电磁暂态仿真建模、设计及分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 MMC型 UPFC电磁暂态仿真建模及方案设计 |
| 5.3 220kV系统中MMC型 UPFC的电磁暂态仿真结果及分析 |
| 5.3.1 关于潮流参考值阶跃变化的稳态突变事件仿真结果及分析 |
| 5.3.2 关于系统运行工况变化的稳态突变事件仿真结果及分析 |
| 5.3.3 关于不同类型横向及甩负荷故障的暂态突变事件仿真结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读博士学位期间的主要学术成果 |
（7）SCARA机器人动力学参数辨识及前馈控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 SCARA机器人研究现状 |
| 1.2.2 机器人动力学参数辨识研究现状 |
| 1.2.3 机器人控制方法研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容与章节安排 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 第2章 建立机器人模型及搭建实验平台 |
| 2.1 SCARA机器人运动学建模 |
| 2.1.1 机器人运动学正解 |
| 2.1.2 机器人运动学逆解 |
| 2.1.3 机器人奇异位置分析 |
| 2.2 SCARA机器人动力学建模 |
| 2.2.1 机器人动力学模型 |
| 2.2.2 机器人动力学模型简化验证及线性化处理 |
| 2.3 实验平台搭建 |
| 2.3.1 实验平台介绍 |
| 2.3.2 机器人控制原理 |
| 2.3.3 机器人各项参数指标 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 机器人激励轨迹优化及验证 |
| 3.1 激励轨迹优化目的 |
| 3.2 激励轨迹优化方案 |
| 3.2.1 基于有限项傅里叶级数的激励轨迹模型 |
| 3.2.2 基于条件数法的激励轨迹系数优化 |
| 3.3 最优激励轨迹系数求解与验证 |
| 3.3.1 最优激励轨迹系数求解 |
| 3.3.2 激励轨迹系数优化结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 机器人动力学模型参数辨识实验及验证 |
| 4.1 参数辨识原理及方案设计 |
| 4.1.1 机器人关节力矩采集 |
| 4.1.2 滤波方案设计 |
| 4.2 动力学模型参数辨识结果与分析 |
| 4.2.1 基于递推最小二乘法的动力学模型参数辨识 |
| 4.2.2 辨识结果分析 |
| 4.3 辨识结果模型验证 |
| 4.3.1 辨识结果模型验证方案设计 |
| 4.3.2 验证结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 机器人前馈控制仿真与实验 |
| 5.1 机器人前馈控制方法研究 |
| 5.1.1 摩擦模型选取及补偿研究 |
| 5.1.2 基于动力学模型的前馈控制方案设计与实现 |
| 5.2 ADAMS与 MATLAB联合仿真平台搭建 |
| 5.2.1 通过ADAMS生成Simulink动力学模块 |
| 5.2.2 联合仿真控制模型设计与搭建 |
| 5.3 机器人前馈控制仿真结果分析 |
| 5.4 机器人前馈控制实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（8）运动平台光电跟踪系统的前馈控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 影响跟踪精度的因素 |
| 1.2.1 系统外部因素 |
| 1.2.2 系统内部因素 |
| 1.3 光电跟踪系统目标跟踪技术的研究现状与发展 |
| 1.4 本课题主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 光电跟踪系统目标跟踪原理与控制系统模型建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 快反镜系统控制模型建立 |
| 2.2.1 机理建模 |
| 2.2.2 系统辨识 |
| 2.3 运动平台光电跟踪系统跟踪原理 |
| 2.3.1 运动平台光电跟踪系统视轴稳定与目标跟踪的关系 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于信号合成的前馈控制技术分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 影响目标跟踪性能的因素分析 |
| 3.2.1 脱靶量延时的影响分析 |
| 3.3 前馈控制原理 |
| 3.4 跟踪系统中的信号滤波算法 |
| 3.4.1 有限记忆滤波 |
| 3.4.2 α-β-γ滤波 |
| 3.4.3 粒子滤波 |
| 3.4.4 Kalman滤波 |
| 3.5 基于信号滤波合成的高精度前馈控制技术 |
| 3.5.1 基于高精度编码器与视轴偏差合成目标信息的前馈控制方法 |
| 3.5.2 增加惯性测量单元的等效前馈控制方法 |
| 3.5.3 一种基于陀螺积分和传感器数据融合的等效前馈控制方法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于Youla变换的前馈控制技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Youla参数化原理 |
| 4.3 基于Youla参数化的前馈控制方法 |
| 4.4 控制参数设计 |
| 4.5 仿真结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 实验平台与实验结果分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 控制系统硬件组成 |
| 5.2.1 PC104 |
| 5.2.2 位置传感器PSD |
| 5.2.3 压电陶瓷驱动 |
| 5.3 控制系统软件结构 |
| 5.3.1 控制程序主结构 |
| 5.3.2 FSM控制程序 |
| 5.4 实验方案设计 |
| 5.5 参数设计与实验结果分析 |
| 5.5.1 应变片闭环 |
| 5.5.2 CCD闭环 |
| 5.6 结果对比分析 |
| 5.6.1 仅有目标运动 |
| 5.6.2 增加扰动时的误差对比 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 后续工作及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）弱电网下LCL型并网逆变器组合滤波前馈控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 LCL型并网逆变器的控制技术研究现状 |
| 1.2.1 LCL型滤波器谐振尖峰抑制 |
| 1.2.2 并网逆变器电流控制技术 |
| 1.3 弱电网下并网逆变器的研究现状 |
| 1.3.1 电网阻抗在线测量控制技术 |
| 1.3.2 鲁棒控制器设计方案 |
| 1.4 本文主要的研究内容 |
| 第2章 LCL型并网逆变器数学建模及LCL滤波器谐振峰抑制策略 |
| 2.1 LCL型并网逆变器数学模型 |
| 2.1.1 αβ静止坐标系下的数学模型 |
| 2.1.2 dq同步旋转坐标系下的数学模型 |
| 2.2 LCL型滤波器谐振峰抑制阻尼法 |
| 2.2.1 无源阻尼法 |
| 2.2.2 有源阻尼法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 弱电网下网侧电流延迟反馈单闭环控制策略 |
| 3.1 弱电网下电网阻抗对LCL型滤波器的影响 |
| 3.2 网侧电流反馈单闭环控制策略 |
| 3.2.1 s域下网侧电流反馈单闭环的稳定性分析 |
| 3.2.2 z域下网侧电流反馈单闭环的稳定性分析 |
| 3.3 弱电网下网侧电流延迟反馈单闭环控制策略 |
| 3.4 仿真结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 弱电网下组合滤波前馈控制策略研究 |
| 4.1 弱电网下单位PCC电压前馈降低系统稳定性分析 |
| 4.2 弱电网下组合滤波前馈控制策略 |
| 4.2.1 低通滤波前馈方法的提出 |
| 4.2.2 组合滤波方法提出 |
| 4.2.3 组合滤波的数字实现 |
| 4.3 仿真结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 组合滤波前馈控制策略的样机研制和实验验证 |
| 5.1 LCL型并网逆变器总体方案 |
| 5.2 LCL型并网逆变器整体参数设计 |
| 5.2.1 LCL型滤波器参数设计 |
| 5.2.2 直流侧电容设计 |
| 5.2.3 系统的整体参数 |
| 5.3 硬件电路设计 |
| 5.3.1 IGBT驱动及主功率电路 |
| 5.3.2 采样及调理电路 |
| 5.3.3 其他外围电路 |
| 5.4 软件运行流程 |
| 5.5 实验验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简介 |
| 2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 3 参与的科研项目及获奖情况 |
| 学位论文数据集 |
（10）集成式电液制动系统建模与控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究意义 |
| 1.2 国内外研究综述 |
| 1.2.1 电液制动系统结构方案研究综述 |
| 1.2.2 电液制动系统压力控制方案研究综述 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第二章 I-EHB系统方案设计与数学建模 |
| 2.1 I-EHB系统工作方案设计 |
| 2.1.1 I-EHB系统线控制动模式 |
| 2.1.2 I-EHB系统备份制动模式 |
| 2.2 I-EHB系统目标制动力识别方案设计 |
| 2.2.1 制动意图判定 |
| 2.2.2 踏板力估算 |
| 2.2.3 制动特性选择 |
| 2.3 I-EHB系统数学建模 |
| 2.3.1 机械子系统数学模型 |
| 2.3.2 液压子系统数学模型 |
| 2.3.3 状态方程的建立 |
| 2.3.4 I-EHB系统模型线性化 |
| 2.4 I-EHB系统模型的降阶 |
| 2.4.1 Padé降阶法介绍 |
| 2.4.2 基于Padé降阶法的模型降阶 |
| 2.4.3 降阶模型准确性的验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 I-EHB系统试验特性分析与摩擦模型建立 |
| 3.1 I-EHB系统硬件在环试验台架搭建 |
| 3.1.1 I-EHB系统试验台架构造与软硬件工具介绍 |
| 3.1.2 I-EHB系统试验台架工作原理 |
| 3.2 I-EHB系统硬件在环试验 |
| 3.2.1 增减压开环试验 |
| 3.2.2 电机匀速转动空载试验 |
| 3.2.3 压力跟踪闭环试验 |
| 3.3 I-EHB系统摩擦对系统动态特性的影响 |
| 3.3.1 I-EHB系统摩擦模型的建立 |
| 3.3.2 静摩擦力矩对系统动态特性的影响 |
| 3.3.3 动摩擦力矩对系统动态特性的影响 |
| 3.4 I-EHB系统摩擦模型参数识别 |
| 3.4.1 面向参数识别的I-EHB系统摩擦模型 |
| 3.4.2 静摩擦力矩参数识别原理与结果 |
| 3.4.3 动摩擦力矩参数识别原理与结果 |
| 3.4.4 I-EHB系统试验台架摩擦模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 I-EHB系统压力跟随控制方法设计与试验验证 |
| 4.1 压力与速度双闭环反馈控制器设计 |
| 4.1.1 经典PID控制原理 |
| 4.1.2 压力与速度双闭环串级PID控制 |
| 4.2 基于I-EHB系统模型的压力前馈控制器设计 |
| 4.2.1 I-EHB系统模型试验验证 |
| 4.2.2 压力前馈控制 |
| 4.3 压力与速度双闭环串级PID控制的验证 |
| 4.3.1 阶跃压力跟随 |
| 4.3.2 正弦压力跟随 |
| 4.3.3 斜坡压力跟随 |
| 4.4 基于I-EHB系统模型的压力前馈控制的验证 |
| 4.4.1 阶跃压力跟随 |
| 4.4.2 正弦压力跟随 |
| 4.4.3 斜坡压力跟随 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于I-EHB系统的坡道起步辅助系统策略设计 |
| 5.1 坡道起步辅助系统分析 |
| 5.1.1 坡道起步辅助系统简介 |
| 5.1.2 坡道起步辅助时车辆动力学分析 |
| 5.1.3 坡道起步辅助系统性能评价 |
| 5.2 基于车身姿态的坡道角度修正方法 |
| 5.2.1 水平路面上车身姿态分析 |
| 5.2.2 坡道上车身姿态分析 |
| 5.2.3 坡道角度修正原理 |
| 5.2.4 基于Car Sim车-坡道模型验证坡道角度修正策略 |
| 5.3 基于I-EHB系统的坡道起步辅助控制策略设计 |
| 5.3.1 坡道起步辅助理想过程分析 |
| 5.3.2 坡道起步辅助理想过程优化 |
| 5.3.3 坡道起步辅助控制策略设计 |
| 5.4 坡道起步辅助控制策略仿真验证 |
| 5.4.1 不同驾驶员坡道起步验证 |
| 5.4.2 不同坡度坡道起步验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 全文总结与展望 |
| 全文总结 |
| 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
四、前馈控制系统的补偿方案与应用（论文参考文献）
- [1]基于Bouc-Wen迟滞形态的驱动系统摩擦力补偿控制方法[D]. 苗发林. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]直流微电网稳定性分析与控制策略研究[D]. 谢文强. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [3]基于多源干扰估计器的鲁棒飞行控制技术研究与应用[D]. 祝洋. 电子科技大学, 2020(03)
- [4]电机单方向转动工艺约束下连铸结晶器振动位移跟踪控制研究[D]. 李强. 燕山大学, 2020
- [5]六自由度工业机器人动力学前馈控制方法研究[D]. 鲍宁. 山东科技大学, 2020(06)
- [6]UPFC的潮流调节特性及控制策略研究[D]. 刘津濂. 浙江大学, 2020(11)
- [7]SCARA机器人动力学参数辨识及前馈控制研究[D]. 李家铮. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [8]运动平台光电跟踪系统的前馈控制技术研究[D]. 徐田荣. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2020(08)
- [9]弱电网下LCL型并网逆变器组合滤波前馈控制策略研究[D]. 金裕嘉. 浙江工业大学, 2020(02)
- [10]集成式电液制动系统建模与控制方法研究[D]. 储文龙. 华南理工大学, 2020(02)