无轴传动系统多电机同步控制方法研究

为解决印刷设备可靠性差、印刷精度低、废品率高等问题,将多电机同步控制技术引入到了无轴传动系统中。对卷筒纸印刷机的结构和传动特点进行了分析,建立了永磁电机数学模型,设计了一种多电机速度同步控制系统;采用相邻交叉耦合控制策略,建立了跟踪误差和同步误差模型;设计了一种自适应滑模控制器,通过引入自适应变速趋近规律以及抖动消除方法,提高了系统的动态性能;利用Matlab仿真软件进行了实验分析。研究结果表明:电机之间同步误差可以控制在±0.01%以内,仅需0.05 s就能够进入稳定状态;多电机同步控制方法具有精度高、抗干扰性能好、收敛速度快等特点。     

双连杆机械臂的改进自抗扰控制器设计

针对机器人双连杆机械臂非线性耦合系统,结合自抗扰技术可对两个关节分别设计自抗扰控制器,通过构造qin函数实现连续光滑扩展状态观测器的设计,适当选择自抗扰控制器的控制参数,能实现机械臂的解耦控制及精确轨迹跟踪。仿真结果表明,自抗扰控制器的有效性,为机械臂的轨迹跟踪控制提出新的思路。     

瓦楞纸箱印刷过程分析与控制系统研究开发

针对瓦楞纸箱印刷特点和控制要求,以SIMOTION D445-2多轴控制单元为主控制器研究开发瓦楞纸箱印刷控制系统。采用SIEMENS系列产品,搭建基于控制器、伺服系统和人机交互界面的控制系统硬件平台,实现各印刷单元独立伺服控制、无轴传动的高精度同步控制和间隙调整。实验结果表明,该控制系统可满足瓦楞纸箱印刷设备控制要求。     

中山市松德包装机械有限公司推出国内首台无轴传动高速凹版印刷机

中山市松德包装机械有限公司新近成功推出的国内首台无轴传动高速凹版印刷机,是用于香烟包装生产的SDP650型无轴传动高速卡纸凹版印刷机。与传统的有轴(机械轴)传动凹版印刷机相比,该机具有科技含量高、技术创新点多的特点。     

免疫粒子群算法的液压伺服系统自抗扰控制

本文针对冷轧机组液压伺服位置系统存在不一致性而引起两侧位置不同步的问题,提出一种基于免疫粒子群算法(Artificial Immune Particle Swarm Optimization, AIPSO)的自抗扰同步控制方法。基于液压伺服位置同步系统数学模型,并针对自抗扰控制器参数难以整定的问题,通过引入免疫粒子群算法以提升整定精度。最后,仿真验证结果表明所提方法有效的减小了同步控制误差,并具有良好的抗扰动能力。     

基于混沌鲸鱼算法的自抗扰永磁同步电机控制

针对永磁同步电机由于强耦合、非线性的特点,导致任何不确定性扰动都会直接影响控制系统性能的问题,设计了一种改进鲸鱼算法优化的二阶自抗扰控制器。通过采用混沌初始化策略改进鲸鱼算法优化自抗扰控制器参数。经过优化的自抗扰控制器的控制其性能有明显提高。仿真结果表明,该自抗扰控制器响应速度快,稳态误差小且无超调,对负载扰动具有良好的鲁棒性。     

基于自抗扰转矩补偿的采煤机截割传动系统动载荷主动控制

为有效抑制由冲击载荷引起的采煤机截割传动系统动载荷,提出基于自抗扰转矩补偿的采煤机截割传动系统动载荷主动控制方法。综合考虑电动机动态特性、齿轮时变刚度以及滚筒负载特性等,建立采煤机截割传动系统机电耦合动力学模型;以弹性扭矩轴两端的转速差为反馈状态变量,设计了传动系统动载荷自抗扰转矩补偿控制器,该控制器以弹性轴两端的转速差等于零为跟踪目标,将动载荷抑制问题转换成目标轨迹跟踪问题,通过控制电动机转矩来抑制截割传动系统动载荷;最后分析突变工况下所提控制方法对传动系统动载荷的抑制效果。研究结果表明:基于自抗扰转矩补偿的采煤机截割传动系统动载荷主动控制可有效地衰减由外部突变载荷引起的截割传动系统动载荷;载荷突增和突减工况下,与截割电动机直接转矩控制相比,基于自抗扰转矩补偿的传动系统动载荷分别减少46.51%和38.87%。     

模糊PID算法在印刷机控制系统中的应用

根据不干胶标签印刷机运动特点和控制精度要求,采用无轴同步传动替代传统机械传动结构,设计以运动控制器、伺服驱动、伺服电机和触摸屏为硬件平台的印刷机控制系统。针对经典PID控制不能满足印刷机高精度套印的问题,提出带前馈补偿PID控制和模糊PID控制,模糊PID控制能够实时在线修正参数,同时用MATLAB仿真模糊PID控制。通过分析实验数据,表明模糊PID控制偏差更小、稳定性更好,当印刷速度达到18000张/h时,套印误差仍保持在0.05mm内,控制系统满足不干胶标签印刷机控制要求。     

线性/非线性自抗扰切换控制在变载荷气动加载系统中的应用

针对气动加载系统压力跟踪控制中强非线性、强耦合性、模型不精确性等问题,提出一种线性/非线性自抗扰切换控制器,该控制器结合了线性自抗扰控制器参数整定简便、理论分析简单和非线性自抗扰控制器跟踪精度高、响应快的优点,设计线性/非线性切换扩张状态观测器对系统的耦合项以及不同幅值的扰动等不确定项进行估计,并采用切换状态误差反馈控制律给予实时主动补偿,进而实现系统加载压力的实时控制,并完成了线性/非线性切换扩张状态观测器的收敛性证明。最后,在气动变载荷摩擦磨损试验机试验平台上进行试验验证,与线性自抗扰和非线性自抗扰进行对比,试验结果表明,改进的控制器具有抗干扰性强、跟踪精度高、应用性强等特点。     

小型漂浮式天线姿态的自抗扰解耦控制

研究了小型漂浮式天线姿态跟踪的自抗扰解耦控制。分析了4级风以下的海洋环境对天线姿态的影响,设计了三轴伺服执行机构校正天线指向目标卫星的姿态偏差,研究证实三轴伺服系统是一种复杂的耦合性较强的非线性系统;设计了由横滚伺服自抗扰控制器、俯仰伺服自抗扰控制器和方位自抗扰控制器组成的天线姿态自抗扰解耦控制器用于天线姿态控制;通过MATLAB仿真研究验证了自抗扰解耦控制器的性能优于PID控制器,可以较好地估计和补偿天线的内部和外部扰动,实现天线姿态的解耦控制;通过半实物仿真研究证实了自抗扰解耦控制器可以实现天线与卫星间的高质量通信。     

基于遗传算法的可控励磁直线磁悬浮同步电动机自抗扰控制

对可控励磁直线磁悬浮电动机控制系统提出基于遗传算法的自抗扰控制策略。根据可控励磁直线磁悬浮电动机的运行机理,建立其数学模型。设计反馈跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性反馈控制律,对传统函数fal进行改进,应用到控制器中。实现对给定信号的跟踪,并将系统耦合量和外界扰动作为系统的“总扰动”,并对总扰动进行观测与补偿。针对控制器中存在多个参数难以整定的问题,采用遗传算法对控制器参数进行寻优。对控制系统进行仿真研究,结果表明,基于遗传算法的自抗扰控制系统具有对参考信号良好的跟踪性能,以及对干扰信号的抑制能力。     

永磁同步电机位置伺服系统改进变结构自抗扰控制

为进一步提高传统变结构自抗扰控制器的控制精度,增强永磁伺服驱动系统的抗干扰能力,提出一种改进变结构自抗 扰控制策略。 该方法在基于变结构原理设计的扩张状态观测器中引入位置、速度的观测误差以实现状态变量的无差估计,采用 基于指数趋近律设计的非线性状态误差反馈控制律实现线性控制与非线性控制的平滑过渡,并在此基础上引入位置跟踪误差, 提高伺服系统的跟踪性能。 通过实验分析比较了改进变结构自抗扰控制与传统变结构自抗扰控制两种控制策略,结果显示改 进控制策略较传统控制策略的位置跟踪误差减少了约 30% 。 当负载突变时,传统控制策略的跟踪误差约为负载突变前最大跟 踪误差的 3. 4 倍,而改进变结构自抗扰控制策略仍能准确跟踪给定信号。     

Robust tracking and distributed synchronization control of a multi-motor servomechanism with H-infinity performance

The multi-motor servomechanism (MMS) is a multi-variable, high coupling and nonlinear system, which makes the controller design challenging. In this paper, an adaptive robust H-infinity control scheme is proposed to achieve both the load tracking and multi-motor synchronization of MMS. This control scheme consists of two parts: a robust tracking controller and a distributed synchronization controller. The robust tracking controller is constructed by incorporating a neural network (NN) K-filter observer into the dynamic surface control, while the distributed synchronization controller is designed by combining the mean deviation coupling control strategy with the distributed technique. The proposed control scheme has several merits: 1) by using the mean deviation coupling synchronization control strategy, the tracking controller and the synchronization controller can be designed individually without any coupling problem; 2) the immeasurable states and unknown nonlinearities are handled by a NN K-filter observer, where the number of NN weights is largely reduced by using the minimal learning parameter technique; 3) the H-infinity performances of tracking error and synchronization error are guaranteed by introducing a robust term into the tracking controller and the synchronization controller, respectively. The stabilities of the tracking and synchronization control systems are analyzed by the Lyapunov theory. Simulation and experimental results based on a four-motor servomechanism are conducted to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

Model predictive control for a class of systems with isolated nonlinearity

The paper is concerned with an overall convergent nonlinear model predictive control design for a kind of nonlinear mechatronic drive systems. The proposed nonlinear model predictive control results in the improvement of regulatory capacity for reference tracking and load disturbance rejection. The design of the nonlinear model predictive controller consists of two steps: the first step is to design a linear model predictive controller based on the linear part of the system at each sample instant, then an overall convergent nonlinear part is added to the linear model predictive controller to combine a nonlinear controller using error driven. The structure of the proposed controller is similar to that of classical PI optimal regulator but it also bears a set-point feed forward control loop, thus tracking ability and disturbance rejection are improved. The proposed method is compared with the results from recent literature, where control performance under both model match and mismatch cases are enlightened.     

Robust disturbance rejection control of a biped robotic system using high-order extended state observer

This study addressed the problem of robust control of a biped robot based on disturbance estimation. Active disturbance rejection control was the paradigm used for controlling the biped robot by direct active estimation. A robust controller was developed to implement disturbance cancelation based on a linear extended state observer of high gain class. A robust high-gain scheme was proposed for developing a state estimator of the biped robot despite poor knowledge of the plant and the presence of uncertainties. The estimated states provided by the state estimator were used to implement a feedback controller that was effective in actively rejecting the perturbations as well as forcing the trajectory tracking error to within a small vicinity of the origin. The theoretical convergence of the tracking error was proven using the Lyapunov theory. The controller was implemented by numerical simulations that showed the convergence of the tracking error. A comparison with a high-order sliding-mode-observer-based controller confirmed the superior performance of the controller using the robust observer introduced in this study. Finally, the proposed controller was implemented on an actual biped robot using an embedded hardware-in-the-loop strategy.     

基于均值耦合的多液压缸位置同步控制

针对多液压缸位置同步控制系统存在的耦合作用及偏载问题,提出一种基于均值耦合的同步控制策略,其控制思想为:控制器不仅要考虑自身的跟随误差,还要考虑与其余n-1个液压缸的同步误差,然后将得到的耦合误差通过模糊PID控制算法对回路进行在线调整,实现4液压缸升降平台的同步控制。最后,通过AMESim/Simulink联合仿真验证了与相邻交叉耦合控制策略相比,均值耦合控制策略能更好的解决液压缸的耦合作用及偏载问题,而且同步误差小,调节速度快,系统稳定性高。     

基于干扰观测器的龙门机床双驱系统的同步控制

根据动梁式龙门机床双驱动系统的结构特点及运动特性,基于拉格朗日方程,建立了龙门机床两轴之间的机械耦合模型,结合传动系统动态模型和伺服系统三闭环控制结构,得到了龙门机床双驱动系统模型;为了降低非对称结构和偏心负载等干扰对同步性能的影响,提高系统的抗干扰性,提出了一种基于干扰观测器（DOB）的双驱动系统同步控制方法;最后进行了仿真分析,仿真结果表明,通过干扰观测器对干扰进行补偿后,龙门机床双驱动系统的同步性能得到了明显的提高。     

基于广义预测相邻耦合理论的多点顶推系统同步控制策略

针对多点顶推系统的同步控制问题,提出了一种广义预测相邻耦合同步控制策略。根据多变量广义预测理论,建立了多缸电液伺服系统的CARIMA模型。结合相邻耦合控制理论,构造了同步误差观测器,预测了同步误差。对广义预测控制算法进行了改进,在性能指标中嵌入跟踪误差与同步误差及其差分量,确保同步误差与跟踪误差在全局范围内并渐进收敛于零。实验表明该策略较之主从式PID控制策略,具有更好的跟踪性能和同步性能。     

多缸调平系统模糊相邻耦合同步控制研究

针对调平系统的多液压缸同步控制研究,提出了一种基于模糊相邻耦合的控制方法。首先对调平系统受力及多缸控制系统进行分析,建立控制对象的非线性数学模型。对相邻耦合控制器进行设计,使用补偿器将相邻两根液压缸位置同步误差融合到液压缸控制器中,对于难以通过常规方法精确获得的补偿系数,使用模糊PID控制算法获取。通过MATLAB仿真和实验对模糊相邻耦合的同步控制方法进行测试,并使用主从同步控制方法进行对比分析。结果表明,使用模糊相邻耦合同步控制时,四根液压缸误差波动较小,并且在液压缸加减速阶段能快速将误差降低,具有较好的同步控制性能。     

机载光电平台的复合补偿控制方法

为实现机载光电平台的实时高精度稳定跟踪控制,提出了一种基于改进干扰观测器和模糊逼近的复合自适应补偿控制方法.首先,根据系统的机械结构特点分析了各框架间的运动学耦合关系;考虑到载体扰动的影响,提出了一种基于速度信号的改进干扰观测器结构,并分析了它的工作原理和鲁棒稳定性.然后,针对机械系统中普遍存在的摩擦等干扰现象,设计了基于模糊逼近的复合补偿控制策略以保证系统的跟踪性能,最后,利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性和跟踪误差的渐进收敛.实验结果显示,该控制方法具有较高的稳定精度,其跟踪误差可达μrad数量级,表明该方法可以有效地抑制载体扰动的影响并且具有良好的跟踪性能,是可行有效的.