空气舵机电伺服系统的主要任务是接收控制指令,并驱动负载按指令角度摆动,在各类航空航天飞行器中具有越来越广泛的应用价值。然而在运行过程中存在的未知干扰给机电伺服系统高精度控制带来了巨大挑战。针对这一问题,提出基于干扰补偿的空气舵机伺服系统控制策略。首先进行空气舵机电伺服系统模型分析,其次运用径向基函数设计神经网络的状态观测器,将不可测量的舵面角度用估计值替代进行反馈控制,最后应用Lyapunov方法分析了有限时间收敛条件。仿真结果表明:与传统电机角度反馈相比,所提出的控制策略使空气舵机电伺服系统的稳态误差减少97%以上。

针对一类具有测量扰动的离散时间非线性系统,提出一种基于集中式卡尔曼滤波干扰观测器的无模型自适应控制方法。利用动态线性化方法构造被控系统的线性化数据模型;根据线性化数据模型和传感器的测量数据,设计最优集中式卡尔曼滤波干扰观测器;并利用观测器的输出在线调整伪偏导数,提出系统的控制更新方案。该方案的设计和分析不依赖于除输入输出数据的任何模型信息,可避免常规无模型自适应控制方法容易受测量扰动的影响。仿真结果表明:与基于单个传感器卡尔曼滤波干扰观测器的无模型自适应控制方法相比,提出的基于多传感器最优集中式卡尔曼滤波干扰观测器的无模型自适应控制方法具有更好的跟踪性能和更大的数据信噪比。

肘关节的设计和控制是仿人手臂的研究重点。为了得到肘关节的模型,首先搭建测试平台对单根气动肌肉进行静态建模,再建立级联式肘关节的名义模型,采用最小二乘参数辨识得到模型的参数。基于Luenberger干扰观测器设计了滑模控制律。分别采用PID控制、滑模控制和基于干扰观测器的滑模控制对肘关节位置跟踪进行仿真和实验,在仿人手臂末端夹持半瓶矿泉水作为负载和外界不确定性干扰,测试3种控制算法的性能。仿真和实验结果表明,基于干扰观测器的滑模控制位置跟踪精度和鲁棒性均优于滑模控制和PID控制。

针对气动力矩严重影响低轨纳卫星姿态控制效果的问题,创新性地提出了利用质量矩技术将气动干扰转化为控制力矩的解决方法.由于气动力矩矢量垂直于大气来流速度方向,因而采用质量矩与磁力矩相结合的方式三轴全驱动控制卫星姿态,从而避免系统欠驱动.建立双执行机构控制方式的姿态动力学模型,并根据各干扰项的影响简化了控制方程.针对气动力不确定、星体参数误差、未知环境影响等复杂干扰,设计了针对理想控制力矩基于干扰观测器的滑模控制器.为减小滑块附加干扰力矩,研究了理想控制力矩的最优分配策略.最后,为双执行机构搭建了半物理仿真平台,结果表明:姿态机动过程中,与滑块加速度相关的附加惯性力矩远大于其他干扰项,最优力矩分配策略能够大幅减小快时变的附加干扰,优化效果明显;姿态保持过程中,干扰观测器能有效观测系统慢时变...

针对长管道、阀控非对称缸及负载扰动等非线性因素对高空作业工程机械调平系统动态性能的影响,提出了采用不必基于模型的单神经元自适应控制和干扰观测器相结合的控制策略。通过理论分析建立了带长管道的阀控非对称缸系统的非线性模型,分析了单神经元自适应和干扰观测器的结构及非线性控制器的设计方法,并采用MatlabSimulink软件进行了仿真分析。结果表明,上述非线性控制器较常规PID控制器具有良好的动态特性,对长管道和负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性,而且对给定的控制信号具有良好的跟踪效果。

对一个航空液压发动机的低频谐振问题进行了研究，给出了伺服控制器的设计方案和实现结果。控制器分三部分，首先设计了凹口滤波和峰值滤波器，以消除负载频响的谐振峰；其次设计了干扰观测器，抑制低频干扰和高频噪声；最后在前向通道设计了一个由低通滤波器、PD补偿和前馈校正组成的前馈控制器。所提出的控制策略成功抑制了谐振，并提高了系统整体的幅值和相位裕度，其有效性通过仿真得到了验证。结果表明，控制器使系统各项性能均达到了预期指标的要求。

减摇水舱实验台架的作用是验证减摇水舱的特性，是典型的液压位置伺服系统。为了满足实验要求，需要能够跟踪动态输入信号，正弦和随机激励信号。为了补偿减摇水舱内流体晃荡所产生的干扰力矩，提高控制精度，针对系统建模时参数的不确定，提出了一种鲁棒性补偿的干扰观测器和速度前馈相结合的复合控制方法。该算法提高了系统控制精度，实现了对干扰的估计和补偿，拓展了系统的带宽。仿真结果证明了所提出算法的有效性。

随着电液压系统在自动控制领域的广泛应用,复杂工艺环境对其性能的要求也越来越高,但是模型不确定性和负载力矩干扰的存在阻碍了系统性能的进一步提升.针对干扰观测器（Disturbance Observ-er,DOB）在提高控制系统鲁棒性方面的优势,以及复合控制器在改善伺服系统跟踪性能方面的能力,提出了一种双环控制结构,即内环DOB与外环复合控制器相结合的方式.同时,在构造外环复合控制器时,采用状态空间设计的方法,并借助于最优LQR理论.计算机仿真结果表明,相比传统控制方案,所提出的双环控制方案可实现电液压系统更精确的位置跟踪以及针对建模误差和负载力矩干扰的更强鲁棒性.此外,该研究控制方案的结构较为简单,易于工程实现.

针对非连续大惯量低频负载扰动下的泵控马达系统动态性能差的特点，提出了采用基于干扰观测器的自适应模糊控制。介绍了干扰观测器和自适应模糊控制器的设计方法。仿真结果表明，基于干扰观测器的自适应模糊控制器较单独的自适应模糊控制器或常规PID控制器对负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性，系统动态特性得到改善。

针对振动与力加载耦合电液系统因强耦合产生的干扰力问题分析耦合系统的组成及工作原理建立振动与力加载耦合电液系统的动力学模型;在此基础上分析耦合电液系统干扰力的产生机制提出带干扰观测器的前馈速度补偿控制策略;搭建振动与力加载耦合电液系统试验台对提出的控制策略进行试验验证。试验结果证明提出的带干扰观测器的前馈速度补偿控制策略能够有效抑制系统干扰力提高力加载跟踪精度。