基于STM32的比例阀控气缸位置伺服控制器

传统的工控机控制系统具有成本高、功耗高、体积大、操作复杂等特点，针对这些问题，提出了一种基于嵌入式技术的比例方向阀控气缸位置伺服控制方法。首先，分析了气动位置伺服控制器的实际需求，设计了控制器的最小系统、主控板、模数扩展板和数模扩展板的硬件电路；然后，在集成开发环境Keil MDK下，使用C语言进行了嵌入式软件编写，在跨平台嵌入式软件编程环境Qt下，使用Visual C++语言进行了上位机软件编写；最后，为了验证气动位置伺服控制器的有效性，搭建了比例方向阀控气缸位置伺服控制实验平台，利用所开发的嵌入式气动位置伺服控制器，分别进行了气缸的定位控制和轨迹跟踪实验。实验结果表明：该伺服控制器能够简单、有效地实现气缸位置控制的目的，在跟踪频率为0.5 Hz的参考轨迹时，轨迹跟踪最大误差约为4.6 mm;在跟踪频率为0.25 Hz的参考轨迹时，轨迹跟踪最大误差约为3.1 mm。研究结果表明：该位置伺服控制方法具有良好的控制性能，能够适用于对控制精度要求不是特别苛刻的场合。     

基于协调误差的目标轨迹预见跟踪控制的研究

针对系统已知的空间目标轨迹，提出了一种基于协调误差的空间目标轨迹最优预见跟踪控制的方法，其核心是将轨迹的协调跟踪误差和轨迹的位置跟踪误差考虑成系统的状态变量，并实施最优反馈控制。仿真分析表明，该轨迹跟踪控制方法能够有效提高系统的轨迹跟踪控制精度。     

改进自抗扰控制谐波式电动舵机伺服系统

针对电动舵机系统的非线性、快时变等特点,提出了改进的自抗扰控制器以改善系统的位置跟踪性能。首先,给出电动舵机的系统模型及控制策略,分析了系统中非线性因素的影响;设计了改进自抗扰控制器,并利用现代控制理论给出了控制器参数的选择方法。然后,在舵机系统中进行仿真分析,验证了该控制器的可行性。最后,基于谐波式电动舵机对改进的自抗扰控制器与常规自抗扰控制器及PI控制器进行对比实验。实验结果表明:跟踪10sin(5πt)正弦信号时,改进自抗扰控制器能够消除位置平顶和速度死区,相位滞后为0.087 22rad;跟踪±1°~±15°角位置时,上升时间为9~18ms,超调量为0~7.25%,稳态均方差为0.007 60~0.010 83,性能明显优于常规自抗扰控制器和PI控制器。得到的数据显示该控制器减少了设计参数,位置跟踪超调量小,响应时间快,稳态均方差小,改善了舵机系统的动态和稳态性能。     

基于模糊PID的电液位置伺服系统建模与仿真

针对特种车辆在行驶过程中车身稳定性要求，设计了一种基于模糊PID的电液位置伺服控制系统作为车辆主动悬架的伺服作动器。根据电液位置伺服系统的物理结构和工作特点，推导出系统各个环节的传递函数。利用MATLAB/Simulink仿真分析系统的动态响应与信号跟踪能力，分析闭环系统负载变化时的单位阶跃响应曲线、不同频率下的正弦波输入输出曲线。结果表明，基于PID和模糊PID控制的电液位置系统的单位阶跃响应最大超调量分别为19.5%和0，调节时间分别为251 ms和117 ms。当负载质量变化时，基于PID控制的系统的单位阶跃响应存在明显波动，而模糊PID控制的系统的单位阶跃响应基本没有变化。当分别输入不同频率的正弦波信号时，模糊PID控制的系统的跟踪性能和稳态误差都明显优于PID的控制效果。因此，模糊PID控制下的电液位置伺服系统实现了不同负载质量下的位置控制输出以及不同频率下系统的跟踪性能，满足系统的稳定性与快速性要求。     

一种机电液系统的模糊变结构模糊控制器

车辆机械式干摩擦离合器及其执行机构具有非线性、时变、变结构特点，此类机电液系统的快速跟踪控制较困难。提出一种变结构模糊控制器，此控制器具有特征识别与处理环节，能够在线调节参数和根据系统特征状态选择合适的控制模式；此控制器带有前馈环节，可以提高系统的快速响应能力。利用此模糊变结构控制器对离合器进行斜坡和二次曲线快速跟踪控制试验，结果表明，此模糊控制器对一类非线性、时变、变结构特点的机电液系统具有一定     

数控机床交流伺服系统的复合控制研究

针对常规P-P与PPI控制存在的问题，提出了在数控机床交流伺服系统中，采用带速度和加速度作为前馈控制，模糊自校正PID控制作为位置反馈控制的复合控制器，实验证明可以显著提高控制系统的控制精度，大大降低跟踪误差，具有较强的鲁棒性。     

永磁直线同步电机的多步虚拟位置预测控制

预测控制是一种通过数学模型对电机未来行为进行预测与调整，以此减小系统时延影响的优化控制方法。系统时延是一种非线性时变扰动，难以被准确估算与补偿，降低了传统位置预测控制应用于直线电机这类响应快速对象时的位置跟踪性能。本文分析了永磁直线同步电机的系统时延来源与影响，在预测模型中引入主动变速系数来降低系统时延以加快电机响应速度，解决了传统预测控制无法进行滚动优化的问题进而提出了一种多步虚拟位置预测控制，实现高性能系统时延补偿。文章对一台医用显微镜用小功率永磁直线同步电机进行仿真和实验，结果表明所提方法能够加快电机动态响应速度，并且在对三角、正弦等不同类型曲线的跟踪中均能够降低系统时延的影响，位置跟踪精度相较传统位置预测控制提高了约20%。     

多传动轴高精度同步测控的实现

针对多传动轴同步测控系统，阐述了实现多轴同步的关键因素：一是使各传动轴的位置增量信号同步；二是各传动轴的控制模块控制操作同步。给出了多轴高精度同步的硬件接口电路实现方法，提出了主从式测控方案。     

基于双线性ADRC的翼伞系统三维航迹跟踪控制

目前翼伞系统的航迹跟踪主要针对二维路径,对于三维航迹跟踪的研究不多。针对翼伞系统6-DOF模型,采用具有天然解耦属性的自抗扰控制策略,设计一种基于双线性ADRC(B-ADRC)的三维轨迹跟踪控制方法。在水平面与纵向设计制导率与控制器,实现姿态与轨迹位置的跟踪,并对轨迹跟踪误差进行实时修正。跟踪过程中,将理想轨迹离散化获得一系列参考点,通过点切换的方式实现了复杂轨迹的跟踪。实验结果表明：所设计的双线性ADRC控制器能够实现对三维航迹的跟踪,具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于DSP的二轴转台伺服控制系统设计

针对目前网络通信中网线的布置繁冗、维护困难等问题,将二轴转台伺服控制技术应用于网络通信中,进行了二轴转台伺服控制系统硬件及软件的设计.采用“位置+速度”双闭环控制方式,以“TMS320F2812+CPLD”为控制核心进行了系统伺服控制卡的设计,通过选用高集成电机驱动芯片SA57进行了功率驱动卡的设计;通过采用超前-滞后控制算法,利用C和C++语言进行了控制系统的软件程序设计;建立了转台俯仰轴伺服控制系统的数学模型,采用先进的超前-滞后控制器进行了系统的速度环和位置环的校正,在Matlab的Simulink模块中,对系统的速度环及位置环的数学模型进行了数字仿真与分析.研究结果表明,所设计的二轴转台伺服控制系统的响应时间为25 ms,位置跟踪精度在±1″范围内,其跟踪性能完全满足了技术要求.     

数控机床交流伺服系统复合模糊控制器的研究

提出了在交流伺服控制系统中，采用带速度和加速度前馈的复合前馈控制器与模糊PI D控制器构成的复合模糊控制器，可以显著提高控制系统的精度，大大降低跟踪误差。实验结果表明，这是一种切实可行的控制方法。     

电液伺服系统在非线性干扰下的神经网络控制

液压伺服系统除了非线性动力学特性外 ,还包含有不确定参数和不确定的非线性干扰。为解决这一类非系统系统的控制问题 ,提出了PID 复合正交神经网络 (CONN)的并行控制法 ,并对带有非线性干扰的电液位置控制伺服系统作了仿真研究。仿真结果表明 ,CONN实现的前馈控制对给定位置的跟踪具有良好的动态特性 ,对系统的非线性干扰具有较强的鲁棒性。该方法简单、方便 ,具有实际应用价值     

自适应微动控制器在超精密车床中的应用

超精密数控车床加工精度的提高不仅依赖于数摈装置的运算速度和曲线的拟合精度，同时还依赖于伺服系统的跟踪精度和点位控制精度。现主要讨论一种采用双频激光干涉仪作为位置反馈元件的基于ＰＯＰＯＶ超稳定性理论的自适应微动控制器的设计和实验过程。实验结果表明：采用本伺服控制系统可以使超精密机床的定位精度提高到纳米级。     

基子轮式移动机器人的智能控制系统的研制

以移动机器人跟踪控制和路径规划为目的，提出一种移动机器人运动的控制方法。以三轮差动转向式移动机器人作为研究对象，建立运动学和航位数学模型。通过对移动机构、直流伺服电机和传感系统的分析。建立了移动机器人的控制系统模型。设计了基于AVR微控制器（AT90S8535）的二级控制系统，对机器人的速度位置控制采用了PID算法。实验结果表明，该系统有很好的实时性和一定的鲁棒性，实现了对移动机器人快速、实时、准确的控制。     

直线电机进给系统轮廓误差预测控制方法及仿真研究

为提高永磁同步直线电机驱动的进给系统轮廓轨迹跟踪精度和系统的动态性能，提出了一种显式模型预测交叉耦合控制方法（Explicit model predictive cross-coupled control, EMPCCC）。该方法结合显式预测控制原理与交叉耦合控制思想，对单轴电流和速度信号进行多步预测，将轮廓误差作为反馈量来修正预测控制的给定轨迹，达到轮廓误差预测控制的目的。基于MATLAB/Simulink搭建仿真模型，结果表明，所提EMPCCC方法能快速实现不同转速波形的无超调跟踪控制，且可以实时估计并补偿轮廓误差，提升不同轨迹的轮廓精度。     

基于DSP的AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统

在对AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统数学模型进行研究的基础上,针对直线电机位置伺服控制系统要求有较好的位置跟踪性能的特点,提出了基于对象模型的位置前馈跟踪控制策略。研制出了基于数字信号处理器DSP的直线电机位置伺服控制系统,即位置环为数字控制,由DSP完成,用于实现位置前馈跟踪控制算法和较高的位置控制精度。实验结果:仿真曲线和实验曲线基本吻合。     

比例方向流量阀气动位置力伺服控制系统实验研究

在流体传动与控制领域，气压传动技术以其资源充足、成本低廉、无污染、防火防爆等诸多优点，在日常工作和工业自动化生产线是被广泛应用。气压传动技术已成为当今实现工业自动化的重要手段。气动力控制是气体传动与控制的一个重要研究方向，在工业生产与过程控制中有着重要的应用价值。文章重点对气动位置力复合伺服控制进行了研究，对位置力复合控制进行了大量实验，设计了建立在经验上的专家式控制器。该控制器在大误差范围内用PID控制以快速接近目标值，在小误差时用经验控制以准确到达目标，在达到精度时电压置中以保持精度，控制器各参数由专家控制器的推理机给定。对负载为100N进行了控制实验，实现了位置的快速准确控制，取得了良好的控制效果。     

位置跟踪系统的预测控制研究

在位置跟踪系统中,希望系统输出能快速,准确地跟随输入而变化。首先采用阶跃响应法建立了控制对象的数学模型,然后将预测控制的思想用于位置跟踪系统的控制,提出了位置控制器的一种设计方法,对有关设计参数的选择进行了讨论。并针对一快速成形系统的X轴永磁同步伺服电机的控制进行了仿真和实时控制实验研究,结果表明,所设计的控制器具有很好的跟踪性能和鲁棒性能。     

气动伺服系统同步控制实验台的研究

气动同步控制是同步控制研究领域的关键问题。本文主要以气动同步控制试验台为研究对象，对该气动系统的基本特性和气动伺服系统的双缸位置同步控制问题进行研究，提出双层滑模变结构控制同步控制策略，进行双缸位置跟踪控制的实验研究。实验结果表明，提出的新型控制方法在双缸跟踪控制精度和抗干扰能力方面都十分有效。     

手术机器人的模糊神经网络变阻抗控制策略研究

针对手术机器人在颅颌面手术过程中无法有效跟踪期望位置和接触力的问题，提出一种基于模糊神经网络的变阻抗控制策略。首先，利用模糊PID位置控制模块对机器人运动至手术切口位置的期望轨迹进行跟踪控制。其次，通过基于神经网络的变阻抗控制模块建立起机械臂与目标之间的力/位置动态关系，该模块可对机器人辅助手术过程中的力跟踪偏差进行及时的自适应修正，以实时补偿环境动态变化带来的影响，提高了环境交互的安全性以及力跟踪的准确性。最后，对提出的控制方法进行验证，结果表明，在动态变化的手术环境下，相比传统定阻抗参数控制方法，该方法拥有更好的跟踪控制效果。