基于观测器的机械手伺服系统非脆弱H∞控制

针对一类不确定时滞系统,考虑系统状态的不确定性和控制器的脆弱性,在系统的状态不能直接测量得到的情况下,设计基于状态观测器的不确定时滞系统的鲁棒非脆弱H_∞控制器。将其应用于机械手伺服系统轨迹跟踪控制仿真,通过对机械手角度、角速度等状态信息的观测跟踪,验证了状态观测器的有效性和鲁棒非脆弱H_∞控制的可行性。     

基于线性化解耦的永磁直线伺服系统H∞鲁棒控制器的设计

对数控机床永磁直线伺服系统速度跟踪问题,提出基于线性化解耦的H∞鲁棒控制器的设计.永磁直线同步电动机由于模型的非线性和变童间的耦合给系统的控制带来困难,在速度跟踪控制中,采用状态反馈线性化方法来实现模型的精确线性化和动态解耦.利用非线性坐标变换和非线性反馈将系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.进而,通过设计H∞鲁棒控制器来实现速度跟踪控制.仿真结果表明,用该方法设计的数控机床永磁直线伺服系统具有良好的速度跟踪性能.和干扰抑制性能.     

无刷直流直线电机鲁棒定位控制研究

鲁棒L2控制是用一个结构和参数固定不变的控制器，保证在不确定性对系统影响最严重的情况下，也能满足性能要求，这是鲁棒L2控制的突出特点。由于无刷直流直线电机（BLDCLM）数学模型具有非线性的特点，因此，对直线电机有针对性的引入非线性控制可以抑制扰动和实现对输入指令的准确跟踪。本文提出针对具有变化负载和驱动增益变量的BLDCLM的定位控制，进行鲁棒L2控制器的设计，保证在出现时变参数不确定和外部干扰的情况下，使系统定位精确。文章对该系统的控制目标、控制方式进行了分析研究并得出在不同的负载条件下的阶跃响应和相应的电机速度和位移响应曲线。运用MATLAB／SIMULINK仿真，仿真结果证明了任何状态下系统都有最佳的动态响应。     

双缸电液提升系统的鲁棒输出反馈同步控制

为了提高双缸液压驱动提升系统实际运行中的鲁棒稳定性和动静态性能,提出一种基于降维观测器的鲁棒输出反馈同步控制方案。该控制器是针对液压缸速度不易测量和实际系统的完整非线性动态模型存在参数不确定性及外部干扰的情况而设计的,并且为了提高两缸的同步性,同步控制设计中引入两活塞位置同步误差的积分作为系统的附加状态。所设计的控制器理论上保证了无速度传感器的提升系统即使在非线性外界扰动和参数不确定的影响下,液压活塞的位置、速度误差和同步误差仍均能渐近收敛到零。仿真研究结果也验证了所提出的控制方法的有效性。     

一种鲁棒非线性伺服控制器的参数化设计及应用

针对带有未知常值扰动和输入饱和限幅的典型二阶伺服系统,提出一种鲁棒非线性控制的参数化设计方案.控制律中包含线性反馈、非线性反馈和扰动补偿三部分,分别实现快速响应、抑制超调和消除稳态误差的功能,采用扩展观测器对系统的不可量测状态和未知扰动进行估计.把设计的控制律应用于一个永磁直线电机的速度伺服控制,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真研究,结果表明所提出的控制方案能对定点目标进行快速平稳和准确的跟踪,且对负载扰动和系统参数差异具有较好的性能鲁棒性.     

比例减压阀鲁棒输出反馈控制

针对先导式电液比例减压阀参数不确定、状态不完全可测以及受负载流量影响的特点,设计了一种含负载流量的观测器及其反馈控制器,实现对比例减压阀输出压力的鲁棒输出反馈控制。基于线性矩阵不等式,从理论上分析得出该方法能够保证系统稳定和具有H∞鲁棒性能,并给出了观测器增益L和控制器增益K的求取方法。通过对某个比例减压阀仿真,验证了该控制方法的有效性,可以消除负载流量变化对输出压力的影响,并保证输出压力快速跟随设定压力。     

基于扰动观测器的PMSM鲁棒预测电流控制算法

针对电动助力转向系统中电机电流跟随性能差、易受电机参数变化干扰的问题,提出一种基于扰动观测器的鲁棒预测电流控制算法。该算法在无差拍控制的条件下引入龙伯格观测器预测电机电流,通过调整观测器增益提高系统的稳定性,对延时控制进行补偿;同时通过扰动观测器实时对系统扰动进行估计以提高电流的预测精度和控制精度。最后,仿真与实验结果表明:该算法在不降低预测电流控制的无差拍性能的前提下,能够提高系统的鲁棒性能、电流的稳态精度和动态性能。     

基于扰动观测器和卡尔曼滤波器的永磁直线同步电机扰动抑制

针对负载力扰动和速度测量噪声会影响永磁直线同步电机控制精度这一问题.提出扰动观测器与卡尔曼滤波器相结合的扰动抑制方法.扰动观测器可以实时观测负载变化,并把干扰量等效成相应的电流输入给系统,降低载扰动对系统的影响.卡尔曼滤波器可以准确估计动子的位置与速度,减小了测量噪声和离散误差的影响,从而提高系统控制精度和鲁棒性能.仿真实验结果表明,卡尔曼滤波器与扰动观测器结合可以有效抑制磁阻力和摩擦力引起的推力波动.     

数控机床直线伺服系统混合LQ-H∞控制器设计

文章基于永磁直线同步电机系统提出了一种将线性二次型最优控制同H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略,文中的控制器由两部分组成,H∞鲁棒反馈控制器和线性二次型最优控制器,前者作为抗扰调节器,后者作为跟随调节器。这种控制策略的优点在于,它既能利用H∞控制方法保证系统的鲁棒性能,克服系统中存在的模型不确定性与外部干扰对系统性能的影响,又能够利用线性二次型最优控制器的线性反馈控制策略保证系统的跟踪性能。仿真结果表明,该方案在保证对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性的同时,又改善了伺服系统跟踪的快速性、精确性。     

基于H∞反馈的直接驱动XY平台切向轮廓控制设计

为了提高XY平台的轮廓加工精度,在分析系统轮廓误差的基础上,提出将H∞速度反馈控制器和切向-轮廓控制器(TCC)相结合的控制策略.在速度环内采用H∞鲁棒控制理论设计反馈控制器,在具有模型摄动及外部干扰的情况下,保证了闭环系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,TCC使得XY平台之间的耦合作用消除,且轮廓控制器设计变得更加直接和简单.单轴系统采用IP(积分-比例)控制与速度前馈控制相结合的复合控制器.仿真结果表明所设计控制系统在保证具有较好的跟踪性能、鲁棒性能的同时轮廓精度大大提高.     

基于电子、气动技术和CANopen总线的膜盒柔性自动化装配系统设计

基于气动技术、电子技术及数字控制技术的柔性装配是精密仪器仪表制造及装配中的核心技术。针对流水线式变送器膜盒的自动化装配工艺,提出切实可行的柔性自动装配方案,设计并优化各模块气动机械手和电、气结合机械手,并根据装配系统工艺要求设计了可靠的电、气结合的柔性装配系统;基于软PLC和CANopen总线协议,设计I/O从站并实现了高精度自动化装配分布式现场总线控制系统,为精密仪器仪表柔性装配应用提供了参考。     

CAN总线技术在嵌入式机床数控系统中的设计应用

提出了一种基于DSP（TMS320F2812）的CAN总线结构嵌入式机床数控系统的设计方法,解决了数控系统与伺服间指令信息误差对数控系统性能的影响.设计了数控系统与伺服间基于CAN总线的数据结构.所设计的数控系统具有集成度高,结构灵活,可扩展性好及性价比高等特点.     

基于RFID的信息集成柔性制造系统设计研究

设计基于射频识别(RFID)技术信息集成的小型柔性加工制造系统.通过射频识别技术容易实现各控制子系统的信息集成和交换.将各子系统中所需的关键信息写入射频标签中,射频读写器扫描读取工件上附着的标签.上位机对信息进行处理之后,实时地把控制信息送达各控制子系统.各控制系统的状态信息也可及时反馈到上位机,由上位机把信息写入到标签中,以更新标签中的内容.数控机床的加工代码全部按不同的文件名形式存入代码库中,上位机通过射频读写器读取不同工件上的标签中的信息来决定调用相应的加工代码文件,控制机床加工工件.因此当工件改变时,并不需要对生产线做大范围的调整,实现一定程度上的柔性制造.     

考虑模型不确定和关节电机动态的柔性机械手滑模控制

针对双臂柔性机械手末端控制,考虑关节电机动态特性和模型参数的不确定性,提出一种非线性滑模控制方法。建立柔性机械手与关节电机的联合模型,并利用输出重定义的方法实现系统模型的解耦,并解决其非最小相位问题。重定义子系统和柔性模态子系统两部分。针对重定义子系统,设计一种非线性滑模控制器,可同时实现重定义输出变量和关节电机动态的鲁棒控制。推导出分解后的柔性模态在平衡点邻域的状态空间中的表达式,并基于李雅普诺夫稳定性理论,建立输出重定义系数与系统稳定性的约束关系,推导出双机械手末端位移的误差范围。仿真结果表明:关节电机动态的影响不可忽略,所提方法可显著改善系统响应性能。     

飞机质量质心测量姿态调整系统研究

针对飞机质量质心测量存在调校水平及姿态调节困难、定位精度不高和效率低等问题,设计一种能够进行多轴移动的柔性支撑结构,在此基础上提出基于柔性支撑的测量姿态调整方法。并对柔性支撑结构进行设计,结合测距传感、压力检测及伺服运动控制等技术,实现测量过程的自动化调姿。通过实验的方式对柔性支撑结构的运动定位精度进行测量,结果表明X、Y、Z3个轴向的定位精度均达到了±0.2 mm,采用柔性支撑结构的姿态调整系统稳定可靠而且高效。     

基于FPA的三关节气动手指的神经网络控制

介绍了一种基于FPA的气动柔性手指,该手指具有体积轻、能直接驱动和柔性好等特点.根据该手指的运动学模型,提出了神经网络控制方法,建立位置控制模块网络(PCNET)和驱动器控制模块网络(ACNET),通过ACNET控制伺服阀输入电压,解决系统延迟问题,通过PCNET解决手指的位置控制.仿真结果表明,该控制算法能很好地实现手指控制的精确度和快速性.     

基于以太网总线的全自动汽车U形螺栓拧紧机设计

柔性制造的发展为U形螺栓拧紧带来了新问题。设计一种全自动U形螺栓拧紧机,该拧紧机采用模块化系统架构,拧紧轴与辅助变位机构采用独立的功能设计,并与企业MES系统相结合,实现了U形螺栓的全自动拧紧。在分析系统控制原理和介绍设备实际工作过程的基础上,给出一种基于以太网总线的螺栓拧紧机控制系统解决方案。     

数控机床永磁同步电动机无位置传感器的直接转矩控制

在PMSM直接转矩控制系统中,通常需要转子位置信息来实现电机换相运行,难以用于一些特定的PMSM无位置传感器控制中。提出一种采用定子高频脉冲磁链注入实现PMSM无位置传感器直接转矩控制方法,设计基于电流模型的电磁转矩和定子磁链观测器,只需要实测电流信息就可以实现高、低转速通用控制。进一步为了实现磁链和转速的在线辨识,设计PMSM转子位置和转速观测器,并设计磁极判断判据,提高观测器观测精度,最后通过实验验证了所提方案的有效性和可行性。     

基于神经网络的空间可展天线展开过程智能控制研究

从多柔体力学的角度建立了环形桁架可展天线的展开动力学方程，针对系统展开过程的非线性与时变性，基于神经网络设计出了一种具有预测与实时优化功能的过程控制系统，为可展天线展开过程速度控制提供了一种智能控制方法。仿直结果表明，该智能控制系统解决了空间可展天线展开过程的复杂多变量非线性时变控制问题，并且具有良好的控制精度、自适应性、稳定性和鲁棒性。     

单杆柔性机械臂的轨迹跟踪与末端弹性振动复合控制

针对单杆柔性机械臂末端轨迹跟踪和弹性振动抑制的问题,提出了一种基于奇异摄动法的复合控制方法。采用假设模态法和Lagrange方程推导出柔性臂的动力学模型。基于奇异摄动法将柔性臂的刚柔耦合动力学方程分解成慢变(刚性)和快变(弹性)两个子系统。慢变子系统控制器选择滑模控制和PID控制相结合的方法以抑制控制输入引起的抖振,快变子系统则选择LQR最优控制方法以实现简单的线性状态反馈控制律。数值仿真表明:该方法不仅能实现柔性臂的轨迹跟踪,而且有效地抑制了柔性臂运动过程中的弹性振动。并且,采用滑模控制和PID控制相结合的方法设计的慢变子系统控制,能减少普通滑模控制中的输入抖振,具有更好的控制效果。