1 辽宁工业大学, 辽宁 锦州
2 中国电子科技集团公司光电研究院, 天津
首先, 针对光电稳定平台滑模控制中普通滑模趋近率对系统造成的抖振、收敛较慢的问题以及对于系统转动惯量摄动的抑制问题, 提出了一种在指数趋近率基础上引入系统状态和跟踪误差的状态误差趋近率, 系统状态点在滑动过程中使误差减小, 从而控制增益逐渐减小, 误差满足允许误差范围内时稳定在原点附近, 减小了抖动, 加快了收敛速度。其次, 又针对光电稳定平台跟踪时框架系统的低速性造成不可避免的转矩扰动, 提出了一种基于LurGre摩擦模型的自适应滑模控制方法, 建立了包含该摩擦模型的机电伺服控制模型。最后, 利用李雅普诺夫函数验证了控制器的稳定性, 通过Matlab仿真加以证明该控制器比传统的控制方法具有较强的鲁棒性和较好的跟踪精度及抗干扰能力。
光电稳定平台 状态误差趋近率 滑模控制器 LuGre摩擦模型 自适应控制 photoelectric stabilization platform state error approach rate sliding mode controller LuGre model adaptive control
为解决大机动目标拦截过程中加速度信息难以预测的问题, 利用自适应RBF神经网络和反步滑模控制技术提出一种新型三维智能制导律。首先, 基于零化视线角速率的思想, 建立了拦截机动目标的三维制导模型, 并结合反步滑模算法设计了有限时间制导律;然后, 将目标加速度信息视为控制系统的不确定性, 采用RBF神经网络对其进行在线估计和补偿, 同时设计自适应切换增益以抑制控制系统抖振;最终, 基于Lyapunov直接法证明了整个闭环控制系统的稳定性, 并通过对比仿真验证了所提三维制导律的有效性和优越性。
导弹拦截 三维制导律 反步滑模 神经网络 自适应控制 missile interception 3D guidance law backstepping sliding mode control neural network adaptive control
1 新疆大学, 乌鲁木齐 830000
2 大连理工大学,辽宁 大连 116000
针对输入非均匀刷新和输出周期性采样的非线性系统难以控制的问题, 采用数据驱动策略, 提出一种新的无模型自适应控制方法。首先,使用跟踪-微分器对系统输出数据进行滤波, 进而利用该输入输出数据在等价动态平衡点处建立动态化模型, 设计了无模型自适应控制器; 其次, 利用最速下降法对控制律和伪雅可比矩阵(PJM)估计中的惩罚系数进行迭代优化, 并对该控制方法稳定性进行分析,该控制方法的优点是减少扰动误差的影响, 提高了参数优化能力;最后, 通过仿真非均匀采样离散时间非线性系统的实例验证了所提方法的有效性。
非均匀采样系统 自适应控制 建模 数据驱动 伪雅可比矩阵(PJM) non-uniform sampling system adaptive control modeling data-driven Pseudo Jacobian Matrix (PJM)
1 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471000
2 航空制导武器航空科技重点实验室, 河南 洛阳 471000
为获得更好的制导性能, 利用一类采用流量可调发动机的导弹所增加的飞行速度控制自由度, 提出一种修正比例导引+飞行速度控制的双重控制自适应滑模制导律。修正比例导引并以弹道末端过载需求为零进行修正设计, 在对其瞬时脱靶量分析的基础上, 选取视线角速度和飞行速度控制量等作为滑模面, 并进一步采用自适应滑模控制方法, 推导了减少脱靶量的速度控制制导律。仿真结果表明, 相比于比例导引和采用速度保持的修正比例导引, 所设计的自适应滑模制导律的脱靶量更小, 弹道更平滑, 过载需求也更小, 实现了导弹飞行速度的主动控制。
导弹 制导律 滑模控制 自适应控制 飞行速度控制 missile guidance law sliding mode control adaptive control flight velocity control
1 青海大学机械工程学院，西宁 810016
2 阳光能源(青海)有限公司，西宁 810000
直拉硅单晶的生长过程涉及多场多相耦合与复杂的物理化学变化，其中工艺参数的波动是导致晶体直径不均匀的重要原因，如何实现工艺参数的控制以获得理想的、均匀的晶体直径具有重要的研究意义。本文分析现有控制方法存在不稳定以及控制效果不佳的问题后，提出基于贝叶斯参数优化的无模型自适应控制模型来控制硅单晶生长过程中的晶体直径。首先以坩埚上升速度与加热器的功率作为控制输入参数，晶体直径作为输出，搭建无模型自适应控制模型，并分析算法的稳定性。其次将控制模型进行仿真实验，发现硅单晶直径控制模型中不同的超参数设定会影响控制过程的迭代次数以及控制效果。最后，利用贝叶斯优化超参数的取值范围，并进行最终的仿真实验，结果表明，经贝叶斯参数优化后的控制模型计算快、迭代次数少，输出的晶体直径稳定，同时将生长工艺参数控制在实际生产要求范围内。因此，基于贝叶斯参数优化的无模型自适应控制实现了硅单晶直径均匀稳定的有效控制，具有结合工程背景的实际应用前景。
硅单晶 直径控制 无模型自适应控制 超参数 贝叶斯参数优化 monocrystalline silicon diameter control model-free adaptive control hyper-parameter Bayesian parameter optimization
1 广西无线宽带通信与信号处理重点实验室, 广西 桂林 541004
2 成都华微电子科技有限公司, 成都 610041
设计了一种适用于40 Ω~100 Ω内调节的高精度片内电阻校准电路,该电路可精确调整因工艺波动产生变化的片内电阻阻值。片内电阻校准电路采用模数混合控制方法,即以片外电阻为基准,采用高精度回滞比较器比较片内和片外电阻转换的电压值,采用自适应控制电路精确调整电阻阵列开关,使得片内电阻的阻值与片外基准电阻的阻值相等。电路基于40 nm CMOS工艺进行设计,仿真结果表明,比较器的电压比较阈值最小为2 mV,电路实现40 Ω~100 Ω内电阻阻值可调节,校准误差小于2%。
高精度比较器 片内电阻校准 自适应控制方法 high precision comparator on-chip resistance calibration adaptive control method
针对四旋翼无人机会受到电池欠压及转动惯量变化的影响,提出一种分数阶模型参考自适应 (FO-MRAC)PD控制算法,用以解决无人机姿态控制的问题。首先,对带有电机模块的无人机非线性运动方程进行分析,构建包含时变及不确定因素的控制模型; 然后,分别设计了俯仰、滚转和偏航的3个通道控制律,并通过Lyapunov方法证明其稳定性;最后,通过与传统PD控制、整数阶模型参考自适应控制的对比仿真实验,证明了分数阶模型参考自适应PD控制的优越性,能有效消除误差,改善动态性能并提高稳定性。
四旋翼飞行器 姿态控制 分数阶 模型参考自适应控制 quadrotor aircraft attitude control fractional order model reference adaptive control
为解决导引头稳态跟踪精度与快速目标跟踪能力难以兼容的问题，建立了导引头伺服系统模型，通过分析传统PID控制策略的优势和缺陷，提出了改进自适应控制算法的研究思路。首先，利用自适应方程调节控制器参数以满足对不同速度目标的跟踪能力，并且通过非连续性观测投影对自适应参数进行控制，保证自适应参数始终处于和当前状态匹配的范围内。此外，利用状态识别控制提高响应速度并抑制快速跟踪时带来的噪声放大问题，同时通过线性反馈保证系统对随机扰动的鲁棒性。最后，利用自抗扰控制的过渡函数解决跟踪环带给速度环的超调问题。通过某型号导引头的实验测试，跟踪12 （º）/s的运动目标时，观测自适应控制器输出的视线角速度的动态误差为0.05 （º）/s（标准差），相比比例制导减小了53%；跟踪10 （º）/s以下的目标时，超调量控制在8%以内，动态误差小于0.046 （º）/s。结果表明，该算法可以提高光电平台的自适应性和跟踪精度。
光电导引头 伺服系统 自适应控制 跟踪精度 photoelectric seeker servo system adaptive control tracking accuracy
1 天津理工大学 天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，天津300384
2 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心，天津300384
3 天津理工大学 机械工程学院，天津0084
并联机器人是一种多支链、多关节、强耦合非线性系统，具有高速、高刚度和大负载等明显优势而被广泛应用到工业领域。然而，随着关节数量的增加导致该类机器人运动学解耦和高精度平稳控制的难度较大。为实现大范围平动3-RRRU并联机器人自动化轨迹跟踪和控制的平稳性，针对运动学解耦和速度自适应规划方法展开了系统、深入地研究。首先，应用DH法建立了机器人运动学模型，基于结构约束条件完成运动学解耦计算，并在S型控制策略中加入速度自适应修正机制，依据不同轨迹可自动计算并修正最大速度参数，实现自适应优化；其次，采用激光跟踪仪对机器人轨迹进行动态跟踪，对比分析了S型速度和梯型速度控制策略下的跟踪精度，梯型速度规划下其最大误差高达4.513 mm，是S型控制策略的3倍，且位置误差曲线出现多个尖峰值，说明因速度突变导致运动平稳性较差；最后，测试S型速度规划下采用自适应修正机制前、后机器人的平稳性以及轨迹跟踪精度。实验结果表明：当规划路径难以实现机器人加速到原预设最大速度时，在轨迹末端存在较大的惯性速度，产生位置尖峰误差为2.676 mm，是修正后最大误差的2.4倍，且伴随着明显的冲击效应。引入自适应修正机制后圆轨迹的起点和终点位置误差分别为0.722 mm和0.382 mm，二者相对位置偏差仅为0.34 mm，且末端定位误差相比修正前降低了一个数量级，有效解决了机器人存在惯性冲击效应的难题，大幅提高了机器人整体轨迹跟踪的精度和控制的平稳性。
大范围平动 并联机器人 运动学解耦 自适应控制 精度 large overall translation parallel robot kinematic decoupling adaptive control accuracy 高鹤 1,2,3宿晓慧 1,2,3李博 1,2,3刘海南 1,2,3赵发展 1,2,3
1 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院 硅器件技术重点实验室, 北京 100029
在全面梳理现有寄生供电系统的基础上, 提出一种无需特殊工艺支持、可兼顾高速充电和低压差供电的智能多通路自适应调控寄生供电系统。该方案利用充放电控制状态机, 协同双器件并行控制结构, 对三条供电线路进行自适应调控切换, 在提升充电速度和效率的同时, 进一步模糊功耗信息。该方案可用于1-Wire芯片、高要求的光电等信息的采集以及实时监控等功能芯片的供电, 并提升芯片的抗侧信道攻击能力。基于华虹宏利0.35μm体硅CMOS工艺完成了该方案的仿真, 结果表明, 该系统能够将芯片内外供电压差降低到0.1V以下, 充电速度提升32%。
寄生供电系统 多通路供电 电压监控 自适应调控系统 侧信道攻击 parasitic power supply system multi-channel power supply voltage monitoring adaptive control system side channel attack
