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公开(公告)号：CN115561996B
公开(公告)日：2024-05-24
申请号：CN202211338299.2
申请日：2022-10-28
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 本发明属于智能制造相关技术领域，并公开了一种基于数字孪生面向机器人的实时监控与优化方法。该方法包括下列步骤：S1构建与该待优化机器人物理系统相对应的虚拟系统；调整虚拟系统中机电模型中的参数，使得虚拟系统的行为与物理系统的行为一致；分别选取分数阶和整数阶控制器作为虚拟系统中的控制器，采用时域算法分别对分数阶和整数阶控制器进行优化；S2分别将分数阶控制器和整数阶控制器的虚拟系统中的参数传递至所述物理系统中，分别进行阶跃响应实验测试，比较二者的实验测试数据，选取较优的实验测试数据对应的控制器参数作为最终所述物理系统对应的参数。通过本发明，解决物理系统的实时三维可视化监控以及优化问题。
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公开(公告)号：CN116382075A
公开(公告)日：2023-07-04
申请号：CN202310298699.3
申请日：2023-03-24
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种压电陶瓷促动器的非线性建模方法及应用，属于机电系统建模控制技术领域；所构建的分数阶耦合模型包括级联的分数阶迟滞模型和分数阶蠕变模型；其中，分数阶迟滞模型包含并联的线性模块和非线性模块，且非线性模块通过建立位移与多个电压分数阶微积分算子的加权求和结果的相等关系来表示位移与电压之间的非线性关系，使得分数阶迟滞模型仅以较少的参数即可准确反映压电陶瓷促动器的率无关迟滞效应及其主要特性；相对于传统压电迟滞与蠕变模型，在满足相同建模精度的条件下，减少了模型的参数需求量，具有形式简单、模型精确的优势，能够简单准确地对压陶瓷促动器的迟滞特性和蠕变特性进行描述。
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公开(公告)号：CN112462611B
公开(公告)日：2022-05-20
申请号：CN202011377033.X
申请日：2020-11-30
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明属于机电控制领域，并具体公开了一种精密机电系统滑动摩擦建模方法，其包括如下步骤：S1、将stribeck模型和分数阶模型进行级联，得到级联模型；S2、实验采样精密机电系统中滑动摩擦与位移关联数据，根据该滑动摩擦与位移关联数据，对级联模型中的参数进行优化，得到精密机电系统滑动摩擦模型。本发明通过对分数阶在动态系统中的非线性滞回特性的分析，结合stribeck摩擦模型，建立了一种基于分数阶理论的非线性摩擦模型，并通过实验摩擦数据对模型参数进行辨识优化，该摩擦模型与其他摩擦模型相比，在精确描述摩擦特征和建模复杂度上的显著优势，且形式简单，在满足相同建模精度的条件下，减少了模型的参数需求量。
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公开(公告)号：CN111443600B
公开(公告)日：2021-08-31
申请号：CN202010424839.3
申请日：2020-05-19
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 本发明属于自动控制相关技术领域，并公开了一种时滞系统最优鲁棒分数阶PIλD控制器的优化方法。该方法包括下列步骤：(a)构建待优化控制系统的闭环传递函数；(b)获得该闭环传递函数关于所述PIλD控制器中未知参数的特征方程；(c)构建所述待优化一阶惯性延迟控制系统所需满足的约束条件，利用所述特征方程确定所述PIλD控制器中未知参数的取值范围，根据所述约束条件和取值范围求解并获得所述PIλD控制器中未知参数的值，以此确定所述PIλD控制器，即实现优化过程。通过本发明，实现对PIλD控制器的优化，并使得控制系统具有很强的鲁棒性和最优的动态性能。
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公开(公告)号：CN111638641B
公开(公告)日：2021-07-02
申请号：CN202010469843.1
申请日：2020-05-28
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明属于控制器设计相关技术领域，并公开了一种调控电机速度环的分数阶自抗扰控制器的设计方法。该方法包括：S1构建电机速度环与分数阶自抗扰控制器的关系，构建待调控电机速度环系统的控制率u、分数阶PD控制器的输出u0以及待调控电机速度环系统中总扰动f的关系式；S2设计扩张状态观测器；S3构建包括扩张状态观测器、PD控制器、增益‑相位裕度测试器和补偿后的速度环控制对象的闭环控制系统，求解扩张状态观测器和PD控制器中的未知参数，以此实现分数阶自抗扰控制器的设计。通过本发明，实现控制器的设计，鲁棒性强，精度高。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN111830828A
公开(公告)日：2020-10-27
申请号：CN202010611608.3
申请日：2020-06-29
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明属于控制器设计相关技术领域，并公开了一种FOPD-GESO控制器的设计方法。该设计方法包括下列步骤：S1选取分数阶PD控制器和广义扩张状态观测器控制电机速度环，设计分数阶PD控制器和广义扩张状态观测器；S2利用广义扩张状态观测器估计的总扰动，对速度环控制对象进行补偿，化简，获得补偿后的速度环控制模型，该补偿后的速度环控制模型反映出跟踪性能仅仅与分数阶PD控制器相关，抗扰性能仅仅与GESO的带宽ωo相关的特性；S3分别求解分数阶PD控制器和广义扩张状态观测器中的未知参数。通过本发明，实现对永磁同步电动机速度的无超调跟踪，具有优越的抗扰性能，抵抗外部负载、模型的变化等。
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公开(公告)号：CN109828455A
公开(公告)日：2019-05-31
申请号：CN201910086658.1
申请日：2019-01-29
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 本发明属于控制器领域，并具体公开了一种分数阶PID控制器及其参数整定方法，其包括如下步骤：根据被控对象的频域性能指标[ωc,]计算被控对象在截止频率点ωc处的幅值和相位信息，并建立微分增益Kd和积分阶次λ的第一方程；根据相位信息计算被控对象的相位在截止频率ωc处关于频率ω的导数M，并根据导数M建立微分增益Kd和积分阶次λ的第二方程；根据微分增益Kd和积分阶次λ的第一方程和第二方程求解微分增益Kd和积分阶次λ；根据求解出的微分增益Kd和积分阶次λ计算得到积分增益Ki、微分阶次μ以及比例增益Kp。本发明可实现PID控制器全部参数的快速准确求解，具有计算数据量少、速度快的优点。
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公开(公告)号：CN115309055A
公开(公告)日：2022-11-08
申请号：CN202211053878.2
申请日：2022-08-31
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明属于控制器设计相关技术领域，其公开了一种基于分数阶ESO的ADRC控制器的设计方法及应用，该设计方法包括以下步骤：(1)确定控制对象模型；(2)构建控制对象对应的分数阶模型，并通过优化算法确定分数阶模型的模型参数；(3)建立控制对象的分数阶扩张状态方程；(4)将分数阶模型的模型参数加入到扩张状态观测器中，进而设计得到分数阶模型辅助扩张观测器；(5)利用分数阶模型辅助扩张观测器估计的总扰动对控制对象进行补偿；(6)计算补偿后的等效模型，进而获得ADRC控制器的开环传递函数，给定穿越频率设计指标，计算确定反馈控制器的参数。本发明能使得控制系统对输入噪声不敏感，同时对系统环路增益变化具有鲁棒性。
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公开(公告)号：CN109828455B
公开(公告)日：2020-11-17
申请号：CN201910086658.1
申请日：2019-01-29
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 本发明属于控制器领域，并具体公开了一种分数阶PID控制器及其参数整定方法，其包括如下步骤：根据被控对象的频域性能指标[ωc,]计算被控对象在截止频率点ωc处的幅值和相位信息，并建立微分增益Kd和积分阶次λ的第一方程；根据相位信息计算被控对象的相位在截止频率ωc处关于频率ω的导数M，并根据导数M建立微分增益Kd和积分阶次λ的第二方程；根据微分增益Kd和积分阶次λ的第一方程和第二方程求解微分增益Kd和积分阶次λ；根据求解出的微分增益Kd和积分阶次λ计算得到积分增益Ki、微分阶次μ以及比例增益Kp。本发明可实现PID控制器全部参数的快速准确求解，具有计算数据量少、速度快的优点。
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公开(公告)号：CN115309055B
公开(公告)日：2024-12-27
申请号：CN202211053878.2
申请日：2022-08-31
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明属于控制器设计相关技术领域，其公开了一种基于分数阶ESO的ADRC控制器的设计方法及应用，该设计方法包括以下步骤：(1)确定控制对象模型；(2)构建控制对象对应的分数阶模型，并通过优化算法确定分数阶模型的模型参数；(3)建立控制对象的分数阶扩张状态方程；(4)将分数阶模型的模型参数加入到扩张状态观测器中，进而设计得到分数阶模型辅助扩张观测器；(5)利用分数阶模型辅助扩张观测器估计的总扰动对控制对象进行补偿；(6)计算补偿后的等效模型，进而获得ADRC控制器的开环传递函数，给定穿越频率设计指标，计算确定反馈控制器的参数。本发明能使得控制系统对输入噪声不敏感，同时对系统环路增益变化具有鲁棒性。
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