四旋翼不确定干扰前馈补偿与反步滑模姿态控制

针对四旋翼控制中由外部不确定干扰和系统参数不确定引起的具有时变特性的不确定界干扰问题,设计一种不确定干扰前馈补偿的反步滑模姿态抗干扰控制方法.采用牛顿欧拉方法建立带不确定干扰的四旋翼6自由度动力学模型,然后采用非线性干扰观测器对姿态系统中的不确定干扰进行观测估计,进而基于不确定干扰估计量的前馈补偿设计反步滑模控制器,最...     

磁悬浮系统的积分滑模自抗扰控制

针对磁悬浮系统存在着非线性、时滞和易受到其它不确定性因素干扰的问题，首先建立了单自由度的磁悬浮系统模型，提出一种基于积分滑模自抗扰的位置控制算法。算法利用扩张状态观测器对悬浮球的位置和未知干扰进行估计，再将估计的位置信息和干扰项用于控制的反馈和控制量的补偿。将积分滑模控制引入到非线性状态误差反馈控制律中，设计了积分滑模自抗扰控制器，并根据Lyapunov理论对控制系统的稳定性进行了证明。仿真结果表明，所设计的积分滑模ADRC控制器实现了对磁悬浮球的位置控制，对系统存在的内外扰动和不确定性具有较强的鲁棒性，同时能对设定位置信息进行跟踪，并有较好的动态特性。     

电磁驱快速刀具伺服闭环系统DOB补偿增益PID阻尼控制器设计

为了弥补快速刀具伺服(fast tool servo,FTS)系统驱动不足的问题,开发了一种电磁驱动直接数字式频率合成器(direct digital synthesizer,DDS)系统来实现高带宽轨迹的跟踪控制方法。利用静态增益实现参数前馈补偿,通过线性控制建立扰动观测器(disturbance observer,DOB)补偿前馈增益处理。开展实验测试分析,从控制器中采集控制指令,实现对FTS励磁线圈的驱动作用,完成输出位移控制。研究结果表明：采用PAVPF控制器时对谐振峰起到了明显抑制,发挥理想减振作用。通过阻尼控制保持稳定裕度恒定,再通过更高增益PID控制器对系统实施控制,实现系统闭环带宽的显著增加。PAVPF阻尼达到了±2μm误差;提高DOB增益后系统最大跟踪误差降低值接近±0.16μm。该研究具有很好的控制精度,为高精度刀具控制起到理论支撑作用。     

电液马达伺服系统积分鲁棒自适应高精度位置控制

电液马达伺服系统中存在各种类型的扰动,包括参数不确定性和不确定非线性,制约着其高精度位置控制。针对电液马达伺服系统高精度位置跟踪控制,考虑系统的黏性摩擦特性以及外干扰等建模不确定性,提出了一种基于鲁棒自适应的电液马达伺服系统高精度位置控制策略。所提出的全状态控制器通过自适应对模型不确定性进行估计及前馈补偿,提高了系统的低速伺服性能;通过自适应对未建模干扰等不确定性的上界进行估计并前馈补偿,提高了系统对外干扰的鲁棒性。所设计的闭环控制器还能保证系统获得渐近跟踪性能,对比仿真验证了其可行性。     

汽车电泳涂装输送用混联机构的分数阶PIλDu控制

针对一种新型汽车电泳涂装输送用混联机构,基于机构结构特点,分别采用单回路控制策略对混联机构的各条支路进行独立控制。由于机构在实际的运动过程中,各支路间存在耦合关系,会引起系统的不稳定。因此,为了解决输送机构各支路间耦合作用,提高控制系统在高速度、高加速度的情况的控制精度,提出了一种分数阶+前馈补偿控制策略对输送机构的各支路进行独立控制,并通过建立动力学模型和定义的耦合强度系数,进一步分析得出各支路之间存在耦合作用,采用前馈补偿的方式消除耦合作用的影响。然后,利用遗传算法对所提出的分数阶控制器进行参数优化。最后利用MATLAB软件分别对分数阶控制+前馈补偿和经典PID控制+前馈补偿进行仿真比较,结果表明分数阶控制+前馈补偿控制有着良好的跟踪性能,对外部的随机干扰具有较好的鲁棒性,且系统稳态误差较小,满足系统高性能控制要求。     

基于改进前馈逆补偿的电液加载试验系统力跟踪控制研究

针对电液加载试验系统力加载跟踪控制问题，分析了电液加载系统的组成及工作原理，建立了系统动力学模型，并对动力学模型的准确性进行了验证。在此基础上，首先使用了速度反馈补偿控制器抑制外部干扰，其次利用递推增广最小二乘法(Recursive Extended Least Square，RELS)及零相差跟踪技术(Zero Phase Error Tracking，ZPET)设计出系统逆模型，进行前馈逆补偿控制，然后考虑速度反馈存在的微分问题，设计了内模控制器，最后利用电液加载试验台进行了力加载控制策略的试验研究。试验结果证明，与传统PI控制器相比，提出的改进前馈逆补偿力加载控制算法可以更有效地抑制系统外部干扰，提高力加载的跟踪精度。     

转向缸系统反馈线性化分析与系统解耦

为解决汽车转向缸加载控制中出现的诸如强位置干扰、多通道耦合、非线性等问题,将线性系统和非线性系统理论引入系统控制器的设计中,对各通道耦合问题开展了以前馈补偿为基础的解耦控制,所设计的前馈补偿结构简单,解耦网络阶次低;针对非线性问题提出了将非线性系统精确反馈线性化与最优控制相结合的方法,设计了基于精确反馈线性化的最优控制器,该方法将复杂的非线性系统问题转化为线性系统的综合问题,采用渐近输出跟踪方法实现系统控制。仿真结果表明:采用前馈补偿解耦控制器可以有效消除耦合,但当系统存在高度非线性时,仅采用前馈补偿解耦控制不能达到高品质的性能要求,而进一步设计的基于精确反馈线性化的最优控制器考虑系统非线性时,系统能快速、准确达到预置设定。     

通过直线伺服鲁棒跟踪控制方法提高轮廓加工精度

为了减小零件加工的轮廓误差,提出了一种采用直线伺服驱动的零相位跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器 (DOB)相结合的鲁棒跟踪控制策略。零相位误差跟踪控制器作为前馈跟踪控制器,提高了快速性,使系统实现准确跟踪;基于干扰观测器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不确定因素,并根据预测到的干扰信息对各轴进行补偿以消除干扰对系统的影响,从而保证了系统的强鲁棒性能。仿真结果表明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,从而提高了轮廓加工精度。     

变量泵源阀控系统的前馈自适应控制方法

变量泵源导致系统开环增益下降和动态变化,传统的反馈控制和串联校正很难使此类系统跟踪精度达到要求应用复合控制方法,可以对开环增益变化进行有效补偿,提高跟踪控制精度。运用MCS-96系列单片机技术、反馈控制、前馈控制和自适应控制原理,开发设计了数字控制器,实现了对系统的前馈自适应数字控制。试验研究结果表明,前馈自适应控制是实现变量泵源阀控系统高精度跟踪控制的有效方法。     

基于非线性控制的直齿圆柱齿轮箱主动振动仿真研究

针对直齿圆柱齿轮箱振动幅度较大问题,设计了非线性主动控制系统,并对动态误差进行仿真验证。创建了直齿圆柱齿轮的动力学模型,推导出刚度和角度之间的非线性变化方程式。分析了齿轮输入和输出位置变化关系式,建立了小齿轮逆运动学模型,设计了一种带前馈环的非线性控制器,通过模型反演与前馈控制对齿轮输出动态误差进行补偿。在不同频率和不同转速干扰条件下,采用Matlab对齿轮输出动态误差变化进行仿真验证,并且与线性控制方法进行比较分析。结果表明:在不同频率和转速干扰条件下,采用线性控制方法,齿轮输出的动态误差波动幅度较大;而采用非线性控制方法,齿轮输出的动态误差波动幅度较小。采用非线性控制方法,齿轮输出的动态误差波动幅度较小,从而抑制了齿轮箱的振动幅度,提高了齿轮传动精度。     

多变量PI型有约束后移步限预测控制器在水泥窑控制中的仿真研究

本文设计了具有比例积分结构的多变量ＰＩ型有移步限预测控制器，并给出在旋转式水泥窑过程控制中的仿真研究结果。     

模糊自适应控制在循环水加药控制中的应用

针对传统的PID控制的局限性,提出了将模糊逻辑控制引入传统的PID控制系统中的思想,并介绍自适应模糊PID控制系统的结构和工作原理。给出在火电厂循环水联合处理加药控制的应用实例,详细介绍其控制过程,并给出其仿真曲线和实际应用数据。结果表明该系统的设计是合理可行的。     

控制理论在电液控制系统中的应用综述

简单介绍了控制理论的形成和发展、电液控制系统的组成,详细地阐述了电液控制系统的控制方法,控制理论广泛应用于电液控制系统中,是自动化技术发展水平的重要标志,它对电液控制系统性能的改善起着举足轻重的作用。     

一种用于pH值控制的非线性系统的实现

分析了pH值曲线的非线性特点,对PID控制和前馈控制中的非线性控制因素分别采用非线性增益和模糊控制的方法来实现,并在实际运用中取得了较好的效果。     

补偿器轧机的数字控制系统

介绍了补偿器轧机的工作原理，并根据轧机的工作要求，设计了一套以ＭＣＳ－５１系列单片机８０３１为核心的数字控制系统。现场长期运行证明，该系统设计合理、工作可靠、操作方便、自动化程度高。     

模糊功率控制器的研制

以大型破碎机的功率控制器为例，介绍了一种适合随时间变化的无定常自控系统的微机Ｆｕｚｙ控制算法，该算法与ＰＩＤ算法、Ｆｕｚｙ控制常用算法相比，具有算法简单、调节容易、控制精度高等优点。     

Implementation of an adaptive fuzzy compensator for coupled tank liquid level control system

In this paper, an adaptive fuzzy control (AFC) system is proposed to realize level position control of two coupled water tanks, often encountered in practical process control. The fuzzy control system includes an adaptive model identifier and controller. The gains of AFC are obtained by using the fuzzy identifier model which is defined by real system outputs and control inputs. The parameters of fuzzy identifier model are adjusted online by using recursive least square algorithm. Because the controller has a recursive form it treats model uncertainties and external disturbances in an implicit way. Thus there is no need to specify uncertainty and disturbances for this controller design in advance. A well-tuned conventional proportional integral (PI) controller is also applied to the two coupled tank system for comparison with the AFC system. Experimentation of the coupled tank system is realized in two different configurations, namely configuration #1 and configuration #2 respectively. In configuration #1, the water level in the top tank is controlled by a pump. In configuration #2, the water level in the bottom tank is controlled by the water flow coming out of the top tank. Experimental results prove that the AFC shows better trajectory tracking performance than PI controller in that the plant transient responses to the desired output changes have shorter settling time and smaller magnitude overshot/undershoot. Robustness of the AFC with respect to water level variation and capability to eliminate external disturbances are also achieved. Experimental results show that AFC is a strong and a practical choice for liquid level control.     

一种预测模糊集成控制系统的设计方法

将预测控制方法与模糊控制方法相结合，构成一类预测模糊集成控制系统。用以解决工业过程控制系统中存在的且难以处理的大滞后与非最小相位问题。文章最后给出仿真结果。     

模糊PI轧机位置闭环控制实验研究

基于模糊控制对模型要求不高的特点,提出一种利用模糊逻辑在线调整PI参数的模糊PI控制算法,并将该方法应用于冷带轧机液压缸位置控制实验中。实验结果表明,该方法能有效抑制超调,使系统响应速度较快,且系统的动态和静态特性得到明显改善。该方法还可应用于难建模并需快速响应的复杂系统。     

自适应PID控制与传统PID控制的无抖振切换

提出一个自适应控制器和一个传统PID控制器相互切换的控制方案,仿真结果表明,自适应PID控制方法在辨识精度、控制性能和跟踪能力等问题上可以和多模型自适应控制相媲美,从而省去了多模型自适应控制寻找大量合适模型集的不易,是一种简便有效的控制方法.