数控机床直线伺服系统智能PI控制的研究

将专家系统和单神经元构成的智能PI控制器引入数控机床直线伺服系统速度控制中。该控制器可以根据速度误差、误差的积分和实际速度变化率的负值确定参数的调整规则。采用上述方法后，能显著提高系统的鲁棒性，仿真结果验证了该方法的有效性。     

高精度数控焊接变位机控制系统设计与实现

研制弧焊机器人用数控焊接变位机对弧焊机器人柔性加工单元(WEMC)的设计具有重要的意义。作者以基于数字信号处理器(DSP)的研华多轴运动控制卡PCL-832卡为设计核心，采用基于模糊规则的智能双模协调控制器，即采用比例积分微分控制器(PID)和模糊控制器的加权合成算法，控制过程中模糊控制器和PID控制器同时输出控制量，当控制误差较大时模糊控制器的输出权重较大，而当控制误差较小时PID控制器的输出权重较大，有效避免了变结构控制器切换过程中的震荡，实现了焊接变位机的高精度位置控制。作者对实时控制软件的结构设计和实时性要求进行了详细的理论分析，提出了基于DOS(Disk operation system)系统下的高精度数控焊接变位机多任务实时控制软件的设计与实现方法。进行了多种工件的焊接试验，试验表明该控制系统工作可靠，效果良好。     

超精密数控机床的规则可调自适应模糊控制系统的研究

介绍了一种能够根据位置误差和误差变化率自动调整模糊规则和比例因子的规则可调自适应模糊控制器。仿真实验表明了该模糊控制系统不但能很好地适应伺服系统的非线性特点，而且具有很高的动态跟踪精度、静态定化精度和鲁棒性．其性能优于PID控制器和常规的模糊控制器，能更好地满足超精密机床数控系统极高的轮廓跟踪精度、定化精度和抗干扰性能的要求。     

液压同步模糊控制系统的设计与优化

针对静力压桩机液压系统非线性时变的特点,提出一种基于协调控制的同步控制策略,在两执行器分别进行位置PID控制的基础上,对同步误差采用模糊-PI控制策略.使用遗传算法优化位置PID控制器参数时,利用罚函数控制允许的系统超调量大小;对每个同步误差等级和误差变化率等级分别引入加权因子α和β,实现模糊规则的自动提取;应用遗传算法优化设计模糊规则提取的加权因子和模糊控制器的量化因子、比例因子.仿真结果表明,当静力压桩机控制对象参数变化±20%时,两执行器的同步误差可控制在±1.5mm之内.     

模糊控制器的三种积分改进方法对比及应用

针对普通的模糊控制器不能克服系统静差的不足,本文提出了三种模糊控制器的积分改进方法。这三种方法分别对应三种控制器,即三输入模糊控制器、模糊PI控制器和模糊并积分控制器。将此三种控制器应用于某零型一阶系统和某Ⅰ型五阶电液侗服系统,均能克服系统的静态误差。其中三输入模糊控制器的性能最优。     

精密磨床高速永磁同步电动机模糊控制策略研究

将模糊控制引入精密磨床的高速永磁同步电动机驱动系统速度控制中。模糊控制器可以根据速度误差以及误差的变化。按照模糊控制规则给出控制量,特别适合于高速磨床永磁电动机驱动的非线性系统。由于模糊控制表的建立是离线进行的。因此没有影响模糊控制器实时运行的速度,一旦模糊控制表建立起来,模糊控制的算法就是简单的查表法,能够满足实时控制的要求。采用上述方法后,能显著提高系统的鲁棒性,仿真结果验证了该方法的有效性。     

双电液伺服马达同步模糊控制系统的研究

本文针对液压伺服系统所具有的非线性特点，提出了一种基于模糊控制的双电液伺服马达同步系统，通过模糊控制器来补偿同步通道的非线性和时变性所导致的同步误差，为了提高模糊控制器的补偿效果，采用了可以按照同步误差大小自动在线调整模糊控制规则的模糊自适应控制器。仿真结果表明，该方法具有较高的同步控制精度。     

自适应模糊PID在脱硫搅拌速度控制系统中的应用

本文介绍了一种以误差，误差变化和时间为模糊变量的新型模糊控制器，同时，研究了采用这种模糊控制器来实现对脱硫搅拌速度控制系统的控制，可以大大改善系统的动，静态性能。     

多缸液压机的模糊自整定积分分离PID同步控制北大核心CSCD

为了减小多缸液压机对给定位移的跟踪误差和液压缸之间的同步误差,设计了相邻交叉耦合模糊自整定积分分离PID同步控制器。以液压阀的阀控电压为控制量,以活塞杆位移为输出量,建立了同步控制系统的动力学方程。选择相邻交叉耦合同步控制方案作为基础方案,将积分分离PID控制与模糊理论相结合,提出了模糊自整定积分分离PID控制方法。仿真结果表明:从超调量、调节时间、同步误差的角度讲,相邻交叉耦合同步控制的效果优于主从同步方案和同等同步方案,模糊自整定积分分离PID控制优于模糊PID控制。经3000 kN液压机控制实验验证,在最大负载为270.4 kN的情况下,液压机压制过程的超调量为3.2%,最大同步误差为0.17 mm,说明设计的控制器具有较好的同步控制效果。     

变规则模糊控制及其在逆变式电阻点焊电源中的应用

研制了一种变规则模糊控制技术,并成功应用于逆变式电阻点焊焊接电流的闭环控制.通过比较常规模糊控制、变规则模糊控制、自适应模糊控制、PID模糊控制、模糊神经网络控制在控制算法复杂性、实现难易程度、运算与响应速度、适应性、控制精度等方面的优势与不足,考虑了电阻点焊焊接电流控制的实际需求.选定变规则模糊控制作为焊接电流调节的控制策略.根据焊接电流误差改变带修正因子模糊控制器中的修正因子,使模糊控制器的控制规则随焊接电流误差变化而变化,结合采取增量A-式输出控制信号,从而使焊接电流控制器的控制性能更符合实际需要.     

低压铸造液面加压系统的自适应模糊与积分控制

在分析常规模糊控制、规则自适应模糊控制和积分算法的基础上,对低压铸造液面加压系统进行了仿真试验。仿真结果表明,规则自适应模糊控制具有较好的动态和静态性能,不但具有很好的工艺曲线跟踪性能,而且对过程参数的变化有很强的适应性。加入误差连续量的积分作用时,采用分离算法,可消除稳态误差和防止产生较大的超调。本文所采用的控制规则在线自适应算法和积分分离算法相结合的控制方案为低压铸造液面加压系统的控制提供了一条有效途径。     

状态反馈条件下提高轧机伺服系统精度的算法研究

不确定性条件下的控制问题是现代控制中的一个重要课题。在大多数控制问题中,实际的控制对象和用于控制器设计的数学模型总是存在差异,这种差异来自于对象参数的不确定性和时变等。轧机液压位置伺服系统是具有参数不确定性、干扰因素多的复杂的非线性控制系统,所建模型较实际对象存在较大误差。为消除这种模型误差所产生的稳态误差,文中在稳态误差溯源及模型修正的基础上构建并联积分补偿、增益积分补偿、在线辨识自校正和动态反馈控制策略,对比仿真结果表明:动态反馈算法具有兼顾动静态性能指标的优势。     

Multi-objective optimal design of online PID controllers using model predictive control based on the group method of data handling-type neural networks

In this paper, model predictive control (MPC) is used for optimal selection of proportional-integral-derivative (PID) controller gains. In conventional tuning methods a history of response error of the system under control in the passed time is measured and used to adjust PID parameters in order to improve the performance of the system in proceeding time. But MPC obviates this characteristic of classic PID. In fact MPC tries to tune the controller by predicting the system's behaviour some time steps ahead. In this way, PID parameters are adjusted before any real error occurs in the system's response. For this purpose, polynomial meta-models based on the evolved group method of data handling neural networks are obtained to simply simulate the time response of the dynamic system. Moreover, a non-dominated sorting genetic algorithm has been used in a multi-objective Pareto optimisation to select the parameters of the MPC which are prediction horizon, control horizon and relation of weight of Δ u and error, to minimise simultaneously two objective functions that are control effort and integral time absolute error of the system response. The results mentioned at the end obviously declare that the proposed method surpasses conventional tuning methods for PID controllers, and Pareto optimal selection of predictive parameters also improves the performance of the introduced method.     

变参数双模糊控制器在摆动气缸位置伺服系统中的应用

针对比例流量阀控制的摆动气缸位置伺服系统的强非线性和不确定性,提出采用基于经验知识的模糊控制。为了克服模糊控制的控制精度低的缺点,设计了变参数双模糊控制器,即根据位置偏差切换“粗调”和“细调”模糊控制器,两个控制器控制规则相同,但参数不同。实验研究表明,在摆动气缸位置伺服系统中采用该控制器,能获得较好的控制效果。     

双余度机电作动系统静态力均衡技术研究

飞机多电/全电化技术的发展使得机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中。通过分析主动/主动式双余度机电作动系统的架构和工作原理，考虑舵面空气负载以及连接刚度建立完整的系统数学模型。通过理论分析研究系统静态力纷争形成的主要因素，进行实例仿真验证并评估这些因素对静态力纷争的影响。在此基础上，提出采用调整位置偏差补偿静态力纷争、积分环节力均衡技术和比例积分环节力均衡技术，结果表明：双余度EMA中产生静态力纷争的主要因素为通道间的静态位置偏差以及连接刚度不一致，并且其影响可以叠加；与传统积分环节的力均衡技术相比，比例积分环节力均衡技术能更精准、快速、稳定地消除静态力纷争。     

基于滑模扰动观测器和积分滑模控制器的活塞加速度控制研究

针对活塞加速度精度低的问题,提出具有气动和液压技术优势的新型混合执行控制系统。通过分析电液-气动混合执行控制系统结构,建立电液-气动混合执行器的数学模型。在积分滑模控制器的基础上,结合具有干扰抑制和估算复合扰动能力的滑模扰动观测器,开发滑模扰动观测器-积分滑模控制器的综合控制器;采用MATLAB软件对电液-气动混合执行器进行仿真,并与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。结果表明：采用基于滑模扰动观测器-积分滑模控制器的电液-气动混合执行控制系统可明显提高对方波和正弦加速度信号的跟踪精度,方波响应超调量减少约54%,正弦响应误差减少约65%;该控制系统抗干扰性强,位置跟踪误差较小,可以有效地精确控制活塞加速度,具有较强的鲁棒性     

Adaptive two-degree-of-freedom control of feed drive systems

Feed drive systems are widely used in industrial applications, and many efforts for improving their precision control have been made thus far. One of the basic approaches for improving the control accuracy of feed drive systems is to design a controller based on the internal model principle, which states that for a control system to track a reference signal without a steady state error, it needs to include a generator of the reference signal. Feed-forward controllers, such as the zero phase error tracking controller (ZPETC) proposed by Tomizuka, are also employed for improving control performance. However, prior knowledge of plant dynamics and/or reference signal properties is required for both the internal model principle and the feed-forward controller based designs. For precision control, plant dynamics should be identified in real time because feed drive dynamics are affected by varying conditions, such as frictional and thermal effects. This paper presents a new type of adaptive control for arbitrary reference tracking, which requires neither plant dynamics nor reference signal properties for controller design. This type of controller can also reduce the effect of unknown disturbances. The control system is designed using a discrete-time plant model and consists of adaptive feed-forward and feedback controllers. This design is then applied to a feed drive system with a ball screw drive. The effectiveness of the proposed design is demonstrated by simulation and experimental results, which was obtained by applying the proposed control system to an unknown reference signal whose property is varied during control.     

The effectiveness of contouring control and a design for three-dimensional machining

Although many researches have been conducted on contouring control for machine tool feed drive systems, to the best of authors’ knowledge, its effectiveness has been verified only through comparative experiments with industrial non-contouring (independent axial) controllers, or conventional contouring controllers such as the cross-coupling controller. Because control performance largely depends on controller gains, such comparisons involve some difficulties in demonstrating the effectiveness of contouring control. In other words, a similar control performance can be achieved if the non-contouring controller gains are appropriately assigned. This paper discusses the effectiveness of contouring controllers both analytically and experimentally. A new contouring controller design for three-dimensional machining is presented, which is extended from the authors’ biaxial design based on coordinate transformation. The contouring controller is concluded to be effective through an analysis of the proposed design, in that it provides performance comparable to non-contouring controllers with less control input variance. This property reduces the damage to machine tool systems and saves control energy. In addition, because an inherent contour error exists in the coordinate transformation approach, a method for reducing this error is presented to enhance the effectiveness of the contouring controller. Experimental results support the claims of this paper.     

交流伺服驱动系统模糊自适应控制研究

为提高交流伺服驱动系统控制性能,结合模糊逻辑和神经网络各自的优点,设计了一种在线自适应模糊神经网络控制的交流伺服系统.文章将系统受控对象输入和跟踪误差作为模糊神经网络控制器的输入.设计的控制器不需要跟踪误差的变化率,可以避免以数值方式计算微分值时受采样周期大小的影响.通过仿真和具体实验分别验证了设计的合理性.结果表明:该控制方法不论对于调节还是设定值跟踪,均具有很好的控制效果,而且对感应电机伺服驱动系统有很好的抗干扰性能和较强的的鲁棒性.