板球系统摩擦特性分析与补偿控制算法的研究
发布时间：2021-08-14 11:58
本文以研究室自主开发的板球系统实验平台BPVS-JLUⅠ为对象,对板球系统的摩擦非线性估计及补偿控制算法进行了研究。论文的研究得到2006年高等学校博士学科点专项科研基金项目（20060183006）的资助。本文首先在分析摩擦非线性因素机理的基础上,结合板球系统中小球在平板上的运动特性,着重研究摩擦非线性对板球系统运动性能的影响。然后提出了一种基于扩展卡尔曼状态观测器的方案,对系统中的摩擦力状态值进行在线估计。通过对估计后的系统摩擦力进行分析,得出与系统摩擦力有关的影响因素,推导出摩擦力的数学模型。针对模型中的未知参数,采用最小二乘辨识的方法对其进行离线辨识。最后,通过设计的摩擦补偿控制器对系统中的摩擦力进行补偿。
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
德国卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)夫琅和费学院(FraunhoferInstitute)
图 1.3 小球在给定轨迹运动时的摩擦力估计值此外扩展卡尔曼滤波器还在水利和汽车轮胎力方面有广泛的应[15][16]介绍了一种基于卡尔曼滤波器估计未知参数的水道摩方法，它提高了洪水预报的精度水平。文中指出了这种方法需程的不稳定的情况下才有效，而且系统的状态变化得越快，这有效。实验验证了方法的鲁棒性。文献[17][18]介绍了观测器轮胎路面磨擦状况估计中的应用。轮胎故障是造成交通事故的之一，但目前大多数轮胎故障检测方法由于需要使用各种复杂，因此制造代价高昂且不可靠。为此，设计一种基于卡尔曼的状态观测器，仅仅使用汽车驱动力和轮胎转速数据就能跟踪估面摩擦系数的变化。.2 摩擦非线性补偿目前对于摩擦非线性补偿的研究，主要分为两种。一种是基于
清华大学[34]针对板球系统设计一种 PD 型模糊控制器。当小球运动时，由于摩擦力影响小，因此采用 PD 型模糊控制器。当小球运动在平衡点附近时，由于静摩擦力对小球运动影响较大，因此采用抖动信号进行控制。这种方法实现了对静摩擦力产生的系统稳态误差的补偿。德国卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)夫琅和费学院(FraunhoferInstitute)[13][14]在多传感器机器人上进行板球系统实验，通过设计的卡尔曼观测器对板与球之间的摩擦力进行状态估计，最后将估计出的摩擦力加到控制变量中，补偿系统中存在的摩擦，实现了摩擦补偿。系统的控制方案结构图如图 1.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于星敏感器四元数的卫星角速度预测滤波算法[J]. 朱庆华,李英波. 上海航天. 2005(05)
[2]板球控制系统的PD型模糊控制算法研究[J]. 王赓,孙政顺. 电气传动. 2004(04)
[3]扩展卡尔曼滤波在陆基无线电导航系统定位解算中的应用[J]. 牛磊,董浩. 应用科技. 2004(08)
[4]非线性系统智能状态估计研究进展与展望[J]. 齐国元,陈增强,袁著祉. 控制理论与应用. 2003(06)
[5]基于轮胎/路面磨擦状况估计的轮胎故障观测器设计（英文）[J]. 李力,王飞跃,单国玲,周群植. 自动化学报. 2003(05)
[6]非线性系统指数型降维观测器设计[J]. 朱芳来,韩正之. 自动化学报. 2002(06)
[7]摩擦非线性环节的特性、建模与控制补偿综述[J]. 刘强,尔联洁,刘金琨. 系统工程与电子技术. 2002(11)
[8]基于矢量观测确定卫星姿态的两种非线性滤波算法[J]. 张红梅,邓正隆,林玉荣. 中国惯性技术学报. 2002(04)
[9]基于MME准则估计卫星姿态的非线性滤波算法[J]. 林玉荣,邓正隆. 哈尔滨工业大学学报. 2002(01)
[10]非线性观测器及其应用(上)一类高阶非线性系统的观测器[J]. 陈玲聪,袁璞. 化工自动化及仪表. 2001(01)
硕士论文
[1]无约束运动体路径规划与高精度轨迹控制研究[D]. 苏金涛.吉林大学 2006
[2]超铰接无约束运动物体轨迹控制与运动规划的研究[D]. 赵建波.吉林大学 2005
[3]基于视觉伺服的无约束运动体的轨迹控制研究[D]. 王玉香.吉林大学 2004
本文编号：3342424
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
德国卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)夫琅和费学院(FraunhoferInstitute)
图 1.3 小球在给定轨迹运动时的摩擦力估计值此外扩展卡尔曼滤波器还在水利和汽车轮胎力方面有广泛的应[15][16]介绍了一种基于卡尔曼滤波器估计未知参数的水道摩方法，它提高了洪水预报的精度水平。文中指出了这种方法需程的不稳定的情况下才有效，而且系统的状态变化得越快，这有效。实验验证了方法的鲁棒性。文献[17][18]介绍了观测器轮胎路面磨擦状况估计中的应用。轮胎故障是造成交通事故的之一，但目前大多数轮胎故障检测方法由于需要使用各种复杂，因此制造代价高昂且不可靠。为此，设计一种基于卡尔曼的状态观测器，仅仅使用汽车驱动力和轮胎转速数据就能跟踪估面摩擦系数的变化。.2 摩擦非线性补偿目前对于摩擦非线性补偿的研究，主要分为两种。一种是基于
清华大学[34]针对板球系统设计一种 PD 型模糊控制器。当小球运动时，由于摩擦力影响小，因此采用 PD 型模糊控制器。当小球运动在平衡点附近时，由于静摩擦力对小球运动影响较大，因此采用抖动信号进行控制。这种方法实现了对静摩擦力产生的系统稳态误差的补偿。德国卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)夫琅和费学院(FraunhoferInstitute)[13][14]在多传感器机器人上进行板球系统实验，通过设计的卡尔曼观测器对板与球之间的摩擦力进行状态估计，最后将估计出的摩擦力加到控制变量中，补偿系统中存在的摩擦，实现了摩擦补偿。系统的控制方案结构图如图 1.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于星敏感器四元数的卫星角速度预测滤波算法[J]. 朱庆华,李英波. 上海航天. 2005(05)
[2]板球控制系统的PD型模糊控制算法研究[J]. 王赓,孙政顺. 电气传动. 2004(04)
[3]扩展卡尔曼滤波在陆基无线电导航系统定位解算中的应用[J]. 牛磊,董浩. 应用科技. 2004(08)
[4]非线性系统智能状态估计研究进展与展望[J]. 齐国元,陈增强,袁著祉. 控制理论与应用. 2003(06)
[5]基于轮胎/路面磨擦状况估计的轮胎故障观测器设计（英文）[J]. 李力,王飞跃,单国玲,周群植. 自动化学报. 2003(05)
[6]非线性系统指数型降维观测器设计[J]. 朱芳来,韩正之. 自动化学报. 2002(06)
[7]摩擦非线性环节的特性、建模与控制补偿综述[J]. 刘强,尔联洁,刘金琨. 系统工程与电子技术. 2002(11)
[8]基于矢量观测确定卫星姿态的两种非线性滤波算法[J]. 张红梅,邓正隆,林玉荣. 中国惯性技术学报. 2002(04)
[9]基于MME准则估计卫星姿态的非线性滤波算法[J]. 林玉荣,邓正隆. 哈尔滨工业大学学报. 2002(01)
[10]非线性观测器及其应用(上)一类高阶非线性系统的观测器[J]. 陈玲聪,袁璞. 化工自动化及仪表. 2001(01)
硕士论文
[1]无约束运动体路径规划与高精度轨迹控制研究[D]. 苏金涛.吉林大学 2006
[2]超铰接无约束运动物体轨迹控制与运动规划的研究[D]. 赵建波.吉林大学 2005
[3]基于视觉伺服的无约束运动体的轨迹控制研究[D]. 王玉香.吉林大学 2004
本文编号：3342424
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