1 中国北方车辆研究所 武器控制系统技术部，北京 100072
2 陆军北京军代局，北京 100071
连续变焦系统是一种能够进行连续视场变换的光电成像装置，可对目标进行连续探测和识别，具有快速、稳定的特点。针对其高精度，高稳定控制需求，提出一种分数阶PID（proportion integration differentiation）控制器设计方法，该方法利用内模控制策略构造含有3个整定参数的分数阶PID控制器，且这3个参数通过给定系统穿越频率和相位裕度获得，大大简化了分数阶PID控制器的设计，同时提高了控制器的可实现性。在Matlab平台同传统整数阶PID进行了控制效果对比，仿真结果表明：分数阶PID控制器将稳态误差由0.1 mm提升至0 mm，具有抗干扰性强、鲁棒性强、数字实现后无超调、静差小的特点。最后将数字分数阶PID应用于实际的连续变焦系统，系统可获得清晰稳定的图像，验证了控制策略的有效性。
连续变焦系统 分数阶PID 内模控制 伺服控制 continuous zoom system fractional-order PID internal mode control servo control
1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空地激光通信国防重点学科实验室，吉林 长春 130022
为了减少机载激光通信光电跟踪稳定平台的脱靶量误差，提出一种基于观测器的二自由度内模控制方法。以经过电流环化简后的速度环为被控对象，采用二自由度内模控制对系统进行校正，将干扰观测器的控制律引入到二自由度内模控制中以降低模型误差和外部扰动对系统性能的影响。通过仿真和实验验证了所提方法的高性能。实验结果显示，改进的内模控制在抗干扰能力、鲁棒性和跟踪性能上都优于传统内模控制；将改进的内模控制算法用于实际系统中也有较好的跟踪性能，其跟踪精度约为143 μrad，与传统内模控制相比提高了约24%。
光纤光学与光通信 机载激光通信 二自由度内模控制 干扰 干扰观测器 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0106007
1 长春理工大学电子信息工程学院, 长春 130022
2 西安工业大学兵器科学与技术学院, 西安 710021
为了提高光电稳瞄平台的扰动补偿能力, 提出了一种基于自抗扰的改进内模控制策略。以经电流环化简后的方位轴速度环为控制对象, 采用内模控制给定系统期望输出轨迹, 将基于自抗扰的鲁棒控制律引入到内模控制结构中降低模型误差和外部扰动对系统的影响, 提高抗扰动能力。给出了所提出控制器的设计方法与闭环控制系统结构, 仿真对比实验验证了所提策略的高性能表现, 结果表明, 所提方法对于系统参数摄动具有很强的鲁棒性, 与标准内模控制以及PI相比具有更高的稳定精度。
扰动补偿 内模控制 自抗扰控制 鲁棒性 disturbance compensation internal model control ADRC robustness
针对两栖**除了受到路基环境下车体易振动的因素影响外，还会受到海洋环境下载体本身摇摆等因素的影响，导致两栖**发射装置的发射角度出现偏差的情况,利用自构建小波神经网络的自适应和自学习的能力，提出一种基于自构建小波神经网络的内模控制方法来进行两栖**随动系统研究。由小波基函数的激励强度和衰减程度来决定增加神经元节点或者修剪、删除神经元节点，达到优化隐含层结构的目的，然后采用LM算法来提高学习速率。通过自构建小波神经网络对内模控制系统的正、逆模型进行辨识，来改进控制技术。最后的实验仿真结果表明，该方法可以有效提高系统的抗干扰能力、发射精度以及调节的快速性。
两栖** 随动系统 自构建 小波神经网络 内模控制 LM算法 amphibious weapon servo system self-construction wavelet neural network internal model control LM algorithm
太原科技大学 电子信息工程学院, 山西 太原 030024
针对压电陶瓷作动器的率相关特性降低应用端控制精度的问题,该文研究了基于Hammerstein-like模型的内模控制策略。其中非线性部分由最小二乘支持向量机模型表示, 动态线性部分由自回归历遍模型表示。在此基础上构建了系统逆模型, 设计了内模控制器以实现对压电陶瓷作动器的跟踪控制, 最后通过实验平台进行了验证。实验结果表明, 实时跟踪100 Hz内的期望信号相对误差均小于10%, 证明了所设计内模控制方案的有效性。
压电陶瓷作动器 迟滞 Hammerstein-like模型 最小二乘支持向量机 内模控制 piezoelectric ceramic actuator hysteresis Hammerstein-like model least squares support vector machine internal model control
1 江苏工程职业技术学院机电工程学院,江苏 南通 226014
2 南通大学电气工程学院,江苏 南通 226019
3 东南大学自动化学院, 南京 210096
为了降低扰动转矩变化对导引头伺服控制系统的影响, 提出了一种基于扰动转矩估计的自适应内模控制方案。首先建立导引头伺服控制系统的数学模型, 设计系统的内模控制器; 接着采用扰动转矩估计的方法, 辨识导引头伺服控制系统转动惯量的变化情况; 最后根据转动惯量的变化、通过线性自适应率自动调整内模控制器的参数, 从而确保控制器的控制性能。实验结果表明, 该控制方案对系统工况变化有着很强的自适应性, 提高了导引头伺服控制系统的抗干扰性能和鲁棒性, 取得了较好的控制效果。
导引头 伺服控制系统 参数变化 内模控制 扰动转矩观测 自适应控制 seeker servo control system parameter variation internal model control disturbance torque observation adaptive control
红外与激光工程
2020, 49(7): 20190461
太原科技大学 电子信息工程学院，山西 太原 030024
压电陶瓷作动器被广泛应用于精密定位和控制中，但其本身存在的非对称迟滞非线性特性，严重影响了系统的定位和控制精度。针对这一问题，提出了一种基于广义Bouc-Wen模型的非对称迟滞建模方法，并利用差分进化算法辨识模型参数; 基于所建的广义Bouc-Wen模型构建了其具有解析形式的迟滞逆模型，并设计了内模控制方案实现对压电陶瓷作动器的精密跟踪控制; 最后在压电陶瓷作动器实验平台，对所提出的建模和控制方案进行了实验验证。对压电陶瓷作动器的建模结果表明，系统建模误差均小于0.051 0，比经典Bouc-Wen模型的建模误差降低约21%～46%; 对100 Hz内幅值为20 μm的期望位移信号的控制实验结果表明，所提出的控制方法具有良好的实时跟踪性能和跟踪控制精度。对100 Hz期望信号的跟踪控制均方根误差为0.491 6 μm，相对误差为0.040 2 μm，可以很好地满足实际工程需要。
压电陶瓷作动器 迟滞非线性 非对称Bouc-Wen模型 内模控制 piezoelectric actuator hysteresis asymmetric Bouc-Wen model internal model control 光学 精密工程
2018, 26(10): 2484
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100039
为了满足深空天文观测的高质量成像，对空间望远镜的系统稳像精度提出了很高的要求。大口径快摆镜(LAFSM)的控制是实现天文观测中精密稳像系统的关键，其性能决定了空间望远镜的视轴稳定精度。采用内模控制与H∞结合的方式，设计了复合精密稳像控制系统，并对其控制性能进行了分析。仿真结果表明，控制器具有较强的稳定性和鲁棒性。
深空探测 大口径快摆镜 内模控制 鲁棒控制 deep space detection large-aperture fast steering mirror internal model control H∞ H∞ robust control
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
针对无人机的自主高精度定点着陆, 应用自适应内模控制(AIMC)原理设计了自主着陆纵向飞行控制律。以轮式无人机为平台, 将纵向非线性模型解耦并线性化。然后, 以地速和下沉率为控制目标, 应用AIMC理论设计了纵向飞行控制律。通过对AIMC滤波参数进行自调整改善了系统的动态特性, 基于对模型的辨识增强了系统的鲁棒性。在顺逆风6 m/s的条件下对AIMC系统进行了数字仿真, 结果显示其落点精度达到前后向30 m范围内。与传统内模控制(IMC)系统相比, 提出的自适应内模控制(AIMC)系统在动态性能和落点精度等方面均有明显提高。最后, 搭建了半物理测试平台, 通过半物理仿真测试复现了系统数字仿真结果, 验证了系统功能的完整性和协调性。
无人机 自主着陆 自适应内模控制 纵向飞行控制律 数字仿真 半物理测试 Unmanned Aerial Vehicle(UAV) auto landing Adaptive Internal Model Control(AIMC) longitudinal control law digital simulation Hardware in Loop Simulation(HILS)
