基于双观测器的伺服系统谐振抑制方法

针对伺服系统谐振抑制和扰动影响之间的矛盾,提出了一种加速度观测和扰动观测相结合的方法。对采集的电流和速度进行低通滤波,利用Luenberger观测器观测电机的加速度并负反馈到电流给定;为了减少观测器的量化噪声对系统的影响,利用前馈PI调节速度偏差。在系统中引入转矩扰动观测器观测扰动转矩并正反馈到电流给定,解决了由于扰动而对谐振抑制带来的影响;在转矩扰动观测器中加入反馈调节系数,避免引发二次谐振。实验结果表明:将Luenberger观测器的负反馈控制和扰动观测器的正反馈相结合,可以大幅度降低机械谐振,同时提高了系统的动态响应和抗扰动性能。     

航空光电稳定平台质量不平衡力矩的前馈补偿

讨论了旋翼直升机高频振动时产生的质量不平衡力矩对航空光电稳定平台性能的影响。基于传统光电稳定平台电流反馈、速度反馈、位置反馈的三闭环控制系统提出了一种基于系统模型的质量不平衡力矩前馈补偿方法。该方法通过标定平台质量偏心,利用加速度传感器获取平台加速度信号来对平台的质量不平衡力矩进行前馈补偿,实现对平台质量不平衡力矩的抑制,提高光电稳定平台的扰动抑制能力。实验结果表明:相对于传统三闭环控制系统,引入前馈补偿后系统的扰动隔离度至少提高了6.4dB;相对于利用扰动观测器对质量不平衡力矩进行补偿的传统补偿方案,引入前馈补偿的光电稳定平台系统不仅在低频段补偿效果提升约12.9dB,而且克服了扰动观测器在高频时不能补偿质量不平衡力矩带来的影响,使平台在全频段的扰动隔离度都大幅提高,视轴能更好地稳定在惯性空间内,具有较高的实用性和使用价值。     

负载力矩补偿的转速模拟系统复合控制

从转速模拟系统的干扰因素,对主要负载力矩干扰,提出了基于负载力矩补偿的复合控制:首先从结构不变性原理出发,通过干扰力矩观测器对速度控制进行前馈补偿,其次从增速装置后的力矩传感器获得的力矩信号进行微分负反馈补偿。仿真证明了本文提出的控制方法在抑制负载干扰方面取得了一定的效果。     

基于舰载光电设备参考模型扰动估计的前馈控制

在传统前馈控制的基础上引入了基于参考模型的扰动估计来改善舰载光电设备的动态性能,提高其扰动隔离能力,从而提高跟踪精度.分析了传统前馈控制二次扰动问题,结合扰动估计观测器精确估计系统扰动的优点,提出了基于参考模型扰动估计的前馈控制器.介绍了常规扰动观测器的工作原理,分析了观测器应用于舰载光电设备中存在的问题;引入参考模型,构建了参考模型扰动估计的前馈控制器,并给出了相应的结构图和传递函数,分析了它的输出特性和鲁棒性;最后,对本文设计的控制器进行了模型仿真和实验研究并与传统前馈控制方法进行了对比.实验结果表明:基于参考模型扰动估计的前馈控制方法对摩擦力矩扰动和测量误差有良好的补偿效果,固定点指向误差均方根由12.36″提高到5.919″;在靶标以10 s周期转动的动态实验中,跟踪精度均方根误差从20.615 7″提高到13.744″,隔离度提高了12 dB,动态性能显著改善.本文方法结合了前馈控制和扰动估计的优点,能更好地抑制扰动,提高系统的动态性能和跟踪精度.     

基于干扰补偿的稳定平台控制系统设计

为克服机电伺服系统的摩擦以及其它力矩干扰问题,提出一种基于LuGre模型的摩擦前馈补偿和基于扰动观测器反馈补偿的复合控制策略。以某型号惯性稳定平台的单轴转台为例,首先对单轴转台进行建模分析,根据不变性原理,设计摩擦前馈补偿控制,再根据观测器输入和输出之间存在的数学关系,利用陀螺反馈的角速度信号,设计了基于扰动观测器的力矩补偿控制,最后在试验平台上,采用位置环为离散增量式PID算法,速度环为抗积分饱和PI算法,对提出的复合控制方法进行验证分析。稳定平台的实验结果表明所设计的惯性稳定平台控制系统能有效地抑制机电伺服系统中的摩擦及其它力矩干扰因素,一定程度上提高了惯性稳定平台的稳定性和动态跟踪性能。     

基于扰动前馈补偿的超精密机床伺服控制技术研究

为消除超精密机床伺服系统中各种扰动力矩及系统参数波动对控制系统性能的影响,研究了基于扰动前馈补偿与反馈技术相结合的控制方法。利用扰动前馈控制器实时补偿系统中的扰动力矩,而利用常规反馈控制器保证了系统的良好的动态特性,并将其应用于实际系统中。实验表明该控制策略使系统跟踪速度信号时对各种扰动有良好的抑制能力,系统的最大稳态跟踪误差小于±20nm。     

直升机舵机电动加载测试系统的建模与仿真

为提高小扭矩时的加载精度并消除多余力矩,对舵机电动加载测试系统进行了建模与仿真。给出了加载系统的结构和工作原理,建立了系统数学模型,分析了系统稳定性,通过PID控制器进行偏差调节,以保证闭环控制系统的加载精度。分析了多余力矩产生的原因,并设计了前馈结构补偿环节来抑制多余力矩。在Simulink下对系统进行仿真,结果表明：所设计的电动加载测试系统加载精度高,有效地消除了多余力矩,满足舵机检测要求。     

基于小波神经网络的电动负载模拟器的复合控制

为了提高电动负载模拟器的信号跟踪精度和多余力矩抑制能力,在分析系统结构和工作原理的基础上建立了电动负载模拟器系统的完整数学模型。针对电动负载模拟器中存在的力矩跟踪精度问题,提出了一种前馈补偿和基于小波网络的PID控制相结合的复合控制方法。利用改进的前馈补偿法抑制多余力矩,基于小波网络的PID控制器可以在线调整PID参数补偿系统的非线性环节,提高系统动态性能。仿真结果表明,复合控制器对多余力矩有良好的抑制效果,跟踪精度满足要求,和传统PID控制相比,系统鲁棒性得到显著提高。     

反操纵大扭矩电动加载系统设计与应用

为满足新型舵机对反操纵加载性能的测试需求,设计了大扭矩反操纵电动加载控制系统。在对系统进行数学建模的基础上,从加载指标、系统稳定性等角度分析反操纵加载实现原理。针对多余力矩,根据不变性原理引入力矩前馈及舵机角度补偿,并基于力/位置混合控制模式实现对舵机高精度正反操纵大扭矩电动加载。实际应用表明,该方法能有效抑制多余力矩,满足了舵机反操纵力矩加载测试对加载精度的要求。     

电动直线加载测试系统改进前馈补偿策略研究

为解决直线舵机运动扰动引起的电动直线加载测试系统(electric linear loading test system,简称ELLTS)加载精度降低的问题(多余力问题),首先,在传统扰动前馈补偿策略分析的基础上,提出了一种改进扰动前馈补偿策略,该策略不需要舵机速度反馈信号,只采用位移指令信号与力反馈信号作为补偿信号,...