针对轧机单独传动系统中上下轧辊的拖动电机速度同步精度不高、在正弦扰动下同步性能和抗干扰性能较差的问题,以直流调速系统为研究对象,提出了基于Widrow-Hoff学习算法的神经网络同步控制器和扰动观测器相结合的策略。该策略利用神经网络同步控制器实现电机速度同步,利用扰动观测器观测扰动,并将其补偿至电机输入端,以提高抗干扰性能。仿真结果和分析表明,与未引入扰动观测器的两个电机同步控制系统相比,该控制策略能使系统保持较高的同步性能,在轧制钢材时抗干扰能力更强,同步精度更高,速度同步误差保持在0.0005以下。

由于磁悬浮控制力矩陀螺转子的不平衡振动会造成控制力矩陀螺系统的同频扰动，影响卫星姿态控制精度与卫星载荷精度，本文提出了基于滑模变结构扰动观测器的磁轴承主动振动控制方法。首先，对不平衡扰动力和力矩作用下的磁轴承一转子系统进行建模；接着，设计了滑模变结构扰动观测器观测不平衡扰动力和力矩；然后，利用跟踪微分器估计位移传感器输出信号的微分获取速度信号，降低观测器的阶数；最后，将滑模扰动观测器的输出引入磁轴承控制器，对观测得到的同频不平衡扰动力和力矩进行补偿。仿真和试验结果均表明，设计的滑模变结构观测器实现了对不平衡扰动的观测，通过控制器有效地实现了对不平衡扰动的补偿，减少了72％的同频振动。

为了提高动基座光电平台视轴稳定精度,必须提高伺服系统对扰动力矩抑制的能力。针对这种情况,提出了在伺服系统中引入加速度反馈闭环来抑制扰动力矩。仿真、分析结果表明,加速度反馈闭环的引入有效增强了动基座光电平台伺服系统的力矩刚度,极大的抑制了扰动力矩,将动基座光电平台视轴稳定精度由177.8 rad提高至8.5 rad。

针对液压冗余直驱运动平台,在考虑时变干扰和双缸耦合的情况下建立了非线性数学模型。为了提高机械强耦合的双缸间的同步性能,提出了基于扰动观测器的分级控制方法,该方法将控制设计分成扰动观测器设计、外环位置控制设计、力的控制分配设计以及内环力控制设计4个环节。首先针对作用于横梁的不确定性负载设计了非线性扰动观测器,然后根据横梁的位置姿态得到横梁运动所需的控制律,在结合控制律的控制分配后得到液压缸的期望驱动力,最后使液压缸具有力发生器的特性。经仿真验证,该控制器可以准确估计出负载力的大小,并且能够实现高精度的同步控制与位置跟踪控制。

针对一类具有过驱动特性的多缸液压机,提出了一种基于扰动观测器的新型滑模容错动态分配方法.该方法将多类执行器故障转移到集总扰动中,简化了包含多类故障数学模型的容错控制器设计过程,并以此为基础,进行动态控制分配设计.首先,基于集总扰动观测器提供的集总扰动估计,通过滑模方法,设计了虚拟容错控制律;然后,利用动态优化方法为虚拟容错控制律设计了控制分配方案,该分配方案在提高计算效率的同时,能够考虑执行器约束及其他性能指标,从而对虚拟控制输入进行高效能分配.仿真实验表明:无论是某单液压缸发生特定故障,还是多液压缸发生多类故障,所提控制方法皆表现出较强的鲁棒性,与传统控制方法相比具有明显的优越性.

电热炉温控系统自身具有大时滞和大惯性的特点,常规控制方法难以实现炉温预期的控制效果。针对此问题,提出一种基于改进型延时观测器的电热炉温度复合控制方法,将扰动观测器与延时观测器相结合,在消除系统集总扰动的同时,估计出时滞前的状态变量,简化滑模控制器的设计,提高系统的抗干扰能力,消除时滞危害。将所提控制方法与GPC控制、基于Smith预估器的模糊自适应PID控制进行仿真对比,结果表明:所提控制方案的响应速度更快,超调量几乎为零,抗干

为克服机电伺服系统的摩擦以及其它力矩干扰问题,提出一种基于LuGre模型的摩擦前馈补偿和基于扰动观测器反馈补偿的复合控制策略。以某型号惯性稳定平台的单轴转台为例,首先对单轴转台进行建模分析,根据不变性原理,设计摩擦前馈补偿控制,再根据观测器输入和输出之间存在的数学关系,利用陀螺反馈的角速度信号,设计了基于扰动观测器的力矩补偿控制,最后在试验平台上,采用位置环为离散增量式PID算法,速度环为抗积分饱和PI算法,对提出的复合控制方法进行验证分析。稳定平台的实验结果表明所设计的惯性稳定平台控制系统能有效地抑制机电伺服系统中的摩擦及其它力矩干扰因素,一定程度上提高了惯性稳定平台的稳定性和动态跟踪性能。

针对液压机的电液系统控制难题,提出非线性级联控制器,对液压机在慢速加压阶段的位移、压力进行复合控制.为了克服系统参数不确定性对压力控制带来的显著影响,该非线性级联控制器的压力控制环采用扰动观测器对油液体积弹性模量、伺服比例阀流量增益、液压缸泄漏系数等参数的不确定性所产生的集中扰动进行在线估计及补偿,利用无源性定理证明了压力控制环的稳定性;考虑到系统参数不确定性及各种外干扰对滑块位移控制带来的不利影响,该非线性级联控制器的位移控制环基于滑模控制而设计;位移控制和压力控制的切换取决于当前位移.实验结果表明,该非线性级联控制器能够使得液压机在慢速加压阶段实现高精度、平稳的位移控制及压力控制,可以实现这两者之间的平稳切换.

为解决200 MN油压机双缸同步运动问题,提出了一种新的电液同步运动控制方法:在用线性多输入-多输出(MIMO)鲁棒控制技术设计的同步运动控制器作为外环输出的基础上,为每一个液压缸设计了基于压力控制的单输入-单输出的扰动观测器作为内环控制,以解决电液同步运动控制问题,试验结果证明以上方法有效.

文章提出一种柔性控制系统中采用基于位置控制的扰动观测器以使在刚度和环境变化时能够得到精确力控制.试验表明一组6轴电动液压控制装置可以有很高稳定性.最后将这种力控制方法应用于突发事件和螺栓扭曲中试验表明十分有效.