考虑同步误差影响的直驱H型平台轮廓跟踪控制方法

为了解决系统同步误差对永磁直线同步电机(PMLSM)驱动H型平台轮廓跟踪精度的影响,该文将并联轴位置不同步引起的横梁偏转角定义为等效同步误差,以此构建适用于直驱H型平台的融合误差模型.同时,建立基于融合误差的非线性耦合模型,将系统控制目标由轮廓跟踪转变为融合误差收敛.采用反馈线性化对以融合误差为状态变量的非线性耦合动态...     

基于融合误差的直驱H型平台自适应全局滑模轮廓控制

针对直驱H型平台在跟踪非线性轨迹时,同步误差及系统负载变化影响轮廓跟踪精度的问题,提出一种基于融合误差的滑模轮廓控制器与最优位置控制器相结合的控制策略。将并联轴位置不同步引起的横梁(X轴)偏转角定义为等效同步误差。基于等效误差模型,构建适用于H型平台轮廓控制的融合误差模型,并以融合误差为状态变量设计自适应全局滑模轮廓控制器,在消除同步误差影响的同时,抑制负载变化对轮廓控制精度的影响。通过最优系统频域因子分解求解位置控制器的参数,提高单轴伺服系统的动态响应性能,减少位置超调量。最后,实验结果验证了所提出的控制策略能有效减小直驱H型平台伺服系统的轮廓误差和同步误差,增强系统的鲁棒性。     

一类欠驱动Lagrangian系统的位置同步控制

针对多个单输入欠驱动Lagrangian系统的同步控制问题,根据所定义的同步运动系统的同步误差信号,将各轴的位置误差与位置同步误差的比例耦合项作为新的状态变量,采用递阶滑模控制方法设计了一种交叉耦合位置同步控制器。采用该控制策略,对由两部一级倒立摆实际设备构成的同步运动装置的实时控制实验结果和4部一级倒立摆同步运动系统进行了仿真。仿真结果表明,在闭环系统精确跟踪指令信号的同时保证了各子系统间协调同步运动,而且该同步控制器的同步性能优于积分耦合同步控制器的性能。     

多轴同步系统模糊补偿虚拟主轴偏差耦合控制

在多轴同步系统中，同步控制的目标包括降低同步误差，减小跟踪误差。针对普通偏差耦合控制在实际应用中的问题，对其结构进行改进。该结构通过引入虚拟主轴，虚拟主轴在参考各轴反馈转速的同时，同步完成各轴转速给定补偿，优化了同步控制性能，简化了转速补偿结构。然后，通过结合模糊补偿，可自适应修正控制参数。最后，通过机构运动进行了试验验证，试验结果表明该控制方法相对传统偏差耦合控制结构，在简化系统结构的同时，可进一步提高同步控制性能，在存在负载扰动的运行工况下，可有效降低跟踪误差。该方法也为相关领域的同步控制提供了参考。     

基于双层交叉耦合的直驱H型平台滑模轮廓控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)驱动的H型平台存在的参数变化、外部扰动、摩擦力等不确定性因素及轴间耦合问题,提出一种全局积分滑模控制(GISMC)与变增益双层交叉耦合控制(VGDCCC)相结合的轮廓控制策略.首先,建立H型平台系统动态方程和基于密切圆的轮廓误差模型.然后,设计基于全局积分滑模的单轴位置跟踪控制器来减小跟踪误差.最后,设计基于变增益双层交叉耦合的轮廓误差补偿器来减小系统的轮廓误差.仿真结果表明,所提出的控制方法能提高系统的轮廓精度.     

基于PnP和自适应线性卡尔曼滤波的实时位姿估计

针对实时位姿估计中扩展卡尔曼滤波(EKF)线性化引入非线性误差和依赖已知噪声分布的缺点,提出一种基于Pn P的自适应线性卡尔曼滤波位姿估计求解方法。将Pn P位姿估计求解策略引入卡尔曼滤波观测方程,通过对动态方程误差统计参数实时估计,自适应调节卡尔曼滤波递推参数。所提算法求解精度高,固定了观测方程的观测向量维度,提高了算法实用性。通过仿真试验,比较了该算法与EKF的位姿估计精度,通过量化误差分析,证明了该方法可以提高三维运动位姿估计精度,也验证了该方法的有效性。     

双直线电机伺服系统驱动平台的鲁棒跟踪控制

针对双直线电机直接驱动双轴平台轮廓加工中存在的电气——机械延迟、系统参数不确定性及两轴驱动系统参数不匹配等因素的影响,将零相位误差跟踪控制器作为前馈跟踪控制器,克服了伺服滞后,使系统实现准确跟踪,减小了跟踪误差;交叉耦合控制器作用于两轴之间,用以增加两轴间的匹配程度,以减小轮廓误差。两种控制器相结合的控制策略对两轴的运动进行协调控制,实现跟踪误差与轮廓误差同时减小。仿真和实验结果表明所提出的控制方案具有较好的跟踪性和鲁棒性,进而大大提高了跟踪精度和轮廓精度。     

移动臂式服务机器人的鲁棒补偿控制

由移动平台和操作臂构成的服务机器人同时具有可移动性和操作性,但移动平台和操作臂之间存在着耦合干扰,系统建模复杂.基于此,建立了服务机器人的标称模型,利用非线性反馈实现了系统解耦,提出了计算力矩加比例和微分反馈的控制算法.针对控制系统存在的建模不确定性和干扰,对已建立的控制律进行补偿,并采用Lyapunov方法确定补偿项,实现了移动服务机器人对期望轨迹跟踪的鲁棒控制.对移动平台系统和机械臂系统进行了仿真实验,实验结果表明,所提出的控制方案能实现对移动臂式服务机器人的鲁棒控制,验证了所设计控制律的有效性和正确性.     

基于等效误差法的直线电机XY平台二阶滑模控制

对于直线电机驱动XY平台,系统动态的非线性、系统不确定性因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题影响其轮廓加工精度。采用适用于多轴非线性运动系统轮廓控制的等效误差法,建立可用于一般曲线跟踪且容易计算的XY平台等效误差非线性模型。运用二阶滑模控制方法进行轮廓控制器的设计,通过连续控制量使滑模面及其时间导数在有限时间内趋近于零,削弱抖振的同时抑制不确定性因素对系统性能的影响,使直线电机XY平台达到高加工精度要求。理论推导与仿真结果表明,所设计控制系统能有效提高XY平台的轮廓加工精度。     

直接驱动XY平台轮廓误差分析及法向交叉耦合控制

在直线电机直接驱动XY平台中,负载扰动、机械延迟以及两轴驱动系统参数不匹配等因素影响轮廓加工精度.采用H∞速度反馈控制、零相位误差跟踪控制(ZPETC)与法向交叉耦合控制相结合的策略对两轴的运动进行协调控制以提高轮廓加工精度,实现跟踪误差与轮廓误差的同时减小.H∞控制在速度环通过反馈作用消除负载扰动因素的影响,使系统具有较好的鲁棒性.ZPETC基于零、极点对消和相位对消提高系统跟踪精度.法向交叉耦合控制作用于两轴之间,将轮廓误差作为直接被控量进行实时补偿控制,有效地提高了轮廓精度并简化了控制器设计.仿真结果表明,所设计的控制系统具有较好的跟踪性、鲁棒性和轮廓精度.     

数控机床伺服驱动系统的多电机同步控制策略

以数控机床伺服驱动系统的多电机同步控制为研究对象,提出了一种基于多交流伺服电机的同步控制策略。此策略将虚拟主轴和偏差耦合的同步控制方式相结合,并加入反向传播神经网络比例积分微分控制以及自适应鲁棒控制。通过搭建Matlab/Simulink仿真平台模拟了系统的运行状态。结果表明,所提同步控制策略具有良好的同步性能和伺服效果,在提高多电机联动系统的控制精度和响应速度、减少摩擦和齿隙的影响以及增强系统鲁棒性方面表现出优越性。     

基于自抗扰与观测器的环形耦合多电机协调滑模控制

在多电机控制系统中,参数摄动和负载转矩变化会影响系统的跟踪精度和同步性能,且传统的补偿方法难以有效的抑制系统的同步误差。针对以上问题,采用电流补偿的环形耦合结构,设置同步比例系数实现多电机的协调运行,设计自抗扰补偿器对电机进行电流补偿来减小同步误差,同时将非奇异快速终端滑模和扰动观测器用于单台电机的控制。仿真结果表明,所设计的控制策略使系统的鲁棒性和跟踪精度都有所提高;相比于固定增益补偿和PI补偿,系统的同步误差小,抗干扰能力强,实现了高精度的多电机协调控制。     

为提高轮廓加工精度采用DOB和ZPETC的直线伺服鲁棒跟踪控制

为了提高轮廓加工精度,本文针对高精度直线伺服系统,提出了一种将零相位误差跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器(DOB)相结合的鲁棒跟踪控制策略.ZPETC作为前馈跟踪控制器,保证了快速性,使系统实现准确跟踪;基于DOB的鲁棒反馈控制器补偿了外部扰动、未建模动态、系统参数变化和机械非线性等,保证了系统的强鲁棒性能.仿真结果表明了所提出的控制方案是有效的,既能实现完好跟踪,又有较强的鲁棒性能.从而有效地减小了轮廓误差,提高了轮廓加工精度.     

高精度数控机床用直线电机端部效应分析及神经网络补偿技术研究

针对高精度数控机床用交流永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统高精度快速响应的运行要求，在分析研究PMLSM的端部效应对直线伺服系统性能影响的基础上，引入神经网络补偿技术，使系统具有自学习能力，实时补偿端部效应引起的非线性时变扰动。设计了一种鲁棒性较强的基于双神经网络的前馈给定补偿口位置复合控制策略。仿真结果表明，该方案有效地克服了PMLSM特有的端部效应所产生的推力波动对系统的影响，具有很强的鲁棒性，而且提高了系统的稳态性能。     

基于ZPETC和DOB的永磁直线同步电机的鲁棒跟踪控制

针对高精度永磁直线同步电机直接驱动伺服系统，提出了一种将零相位误差跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器(DOB)相结合的鲁棒跟踪控制策略，以提高系统的跟踪性能和鲁棒性能。ZPETC作为前馈跟踪控制器，保证了快速性，使系统实现准确跟踪；基于DOB的鲁棒反馈控制器补偿了外部扰动、未建模动态、系统参数变化和机械非线性等，保证了系统的强鲁棒性。仿真结果表明，所提出的控制方案在保证系统实现完好跟踪的同时，又具有较强的鲁棒性，从而改善了数控机床进给系统的定位精度，进而提高了轮廓加工精度。     

高速大行程滚珠丝杠副智能测控平台的伺服控制

为了研究滚珠丝杠副的动态特性如定位精度、重复定位精度、速度及加速度跟踪、动态摩擦力矩、负载扰动、预紧力、疲劳性能、温升和机械振动等对滚珠丝杠副精度保持性能的影响,针对五轴联动加工中心高速大行程滚珠丝杠副设计了一套伺服电机+滚珠丝杠副高速运转、直线电机模拟负载扰动、多通道信号采集的智能精密测控试验平台;建立了测控平台时变参数不确定性和外力扰动的优化动力学模型;提出了基于遗传算法的自适应非线性PID双位置反馈的控制算法和速度、加速度前馈误差补偿的控制策略。试验结果表明,该控制策略具备小的跟踪误差、较强的抗干扰能力和稳定性,满足测控平台的试验需求。     

永磁直线同步电机的鲁棒自适应神经网络控制

针对永磁直线同步电动机的端部效应和非线性摩擦问题,采用一种鲁棒自适应神经网络控制方法,实现了永磁直线电机的跟踪控制.所设计的控制器包含两个部分:一部分是自适应神经网络控制器,用来逼近理想控制器,该神经网络的输入为滑模切换函数;另一部分是鲁棒控制器,用来消除逼近误差.通过李亚普诺夫稳定性定理验证了所设计的控制器能够保证控...     

基于ZPETC的雕刻机直流伺服控制系统设计

为了提高雕刻机的跟踪性能和定位精度,首先在其直流伺服控制系统设计中引入了零相位误差跟踪控制器(ZPETC),然后通过模型辨识、非线性摩擦补偿及干扰观测器的设计来克服ZPETC存在的对系统建模误差和参数变化敏感的缺点.在上述研究的基础上,采用TMS320F2812型DSP设计了集ZPETC、PD控制器及干扰观测器一体的直流伺服控制系统.实验结果表明:为雕刻机所设计的直流伺服控制系统不仅有鲁棒性强和抗干扰能力强的特点,而且有良好的定位精度和跟踪性能.     

基于虚拟主轴的分数阶趋近律同步控制策略

针对机械臂各关节高精度同步控制问题,选取与传统趋近律不同的分数阶趋近律,采用交叉耦合控制结构,提出了一种基于方差虚拟主轴的分数阶趋近律同步控制策略,并对所提的控制策略进行了稳定性证明。以两关节机械臂为研究对象进行了仿真验证。仿真结果表明:所提的控制策略可以使机械臂系统的跟踪误差和同步误差均快速收敛,且具有更快的响应速度和较强的鲁棒性。     

双永磁电机系统转速同步控制

针对双永磁同步电机系统中,由于负载扰动造成双电机转速不同步而极易引发差速振荡的问题,该文结合交叉耦合控制结构和滑模控制算法,提出一种基于积分型滑模速度控制器的转速同步控制策略,使用指数趋近律以及饱和函数抑制滑模固有的抖振现象。此外,设计了转速同步控制器对两电机的电流环进行补偿,通过选择合适的耦合同步系数,使两电机速度尽快达到同步。实验结果验证了在所提出的控制策略下,双永磁同步电机系统的鲁棒性、转速跟踪性能以及同步性能均得到提升。