时变负载比例阀控马达的精确点位控制

目的针对负载特性是以静扭矩为主的阀控马达电液比例伺服系统的点位控制,研究在变死区、变增益非线性因素影响下的定位控制性能问题.方法研究了死区的动态补偿方法,解决了由于变死区引起的大定位误差问题;提出了三级智能控制策略,解决了系统由于变增益引起的大超调问题.结果实验结果表明,在负载扭矩大范围内变化下,取得了快响应、高精度、小超调甚至无超调的定位控制.结论三级智能控制结合死区动态补偿的综合控制方法解决了阀控马达电液比例伺服系统由于变死区、变增益引起的定位控制性能问题.     

比例阀控马达自调节前馈补偿跟踪控制

目的针对负载特性是以静扭矩为主的阀控马达电液比例伺服系统的位置跟踪控制,研究在变增益、变死区非线性因素影响下的跟踪性能问题.方法在常规复合控制结合死区补偿方法的基础上,设计了死区和自调节前馈补偿的综合控制方法.结果实验结果表明,在负载扭矩大范围内变化下,正弦和等速跟踪均取得了令人满意的跟踪效果.结论死区和自调节前馈补偿的综合控制方法解决了阀控马达电液比例伺服系统由于变增益、变死区引起的位置跟踪精度问题.     

板球系统的非线性摩擦补偿控制

为提高位置控制精度,提出了基于非线性观测器的板球系统摩擦非线性补偿控制方法。在扩展的系统状态空间中构造了非线性状态观测器估计摩擦力。由输入输出精确反馈线性化和最优控制理论设计了考虑摩擦补偿的镇定位置控制器。根据变结构控制理论设计了可精确消除摩擦的跟踪位置控制器。仿真结果说明了上述摩擦非线性补偿控制方法的可行性。镇定控制实验表明非线性摩擦补偿控制明显减小了稳态位置偏差。跟踪控制实验表明摩擦补偿控制明显提高了轨迹跟踪控制精度。     

一种改进型单周控制的交流电子负载研究

为了克服交流电子负载中单周控制技术负载稳态和瞬态抑制能力较弱的问题,提出主电路整流器采用单极性调制、控制器采用改进的带斜坡补偿的单周控制技术与比例积分(PI)技术相结合的方式.通过PI调节器参数可按照实际情况进行调整,减少元件非理想性带来的稳态误差,增大负载调整范围,提高系统的动态特性.应用上述方案设计1kVA交流电子负载实验样机.实验结果表明,该方案简单易行,能够较好地实现单相测试电源的各种阻抗特性模拟.     

补偿因子可调逆变器电压外环线性自抗扰控制

为了提高微电网逆变器在参考电压变化和负载扰动下输出电压的暂态性能,提出将补偿因子视为可调参数的线性自抗扰控制（LADRC）策略. 通过建立同步旋转坐标系下的微电网逆变器模型,结合电流环比例调节器,设计以输出电压为状态变量的二阶LADRC;利用根轨迹和频域特性曲线分析补偿因子对系统稳定性、动态性能和抗干扰能力的影响,为补偿因子的调节提供理论依据;在此基础上给出LADRC和电流调节器控制参数的设计过程;并进行对比仿真和实验. 仿真分析和实验结果表明：通过适当减小补偿因子可以加快电压响应速度,减小超调,提高系统抗负载扰动能力.     

有刷直流电机非线性控制系统设计

为了提高有刷直流电机调速的平稳性和快速性,在经典双闭环电机控制系统设计方案的基础上,针对转速环模型中存在非线性及负载扭矩不可测的特点,提出了基于扩张状态观测器的三步法非线性转速控制策略。首先,设计了三步法(TS)非线性速度控制器,该控制器由类稳态控制、参考动态前馈控制及积分误差反馈控制组成,具有工程意义明确、实现方便的优点。然后,设计了扩张状态观测器(ESO)对系统中负载扭矩等干扰进行在线估计并实时补偿,证明了观测器误差系统的有限时间收敛性及有界性;同时将观测器误差考虑成有界的扰动输入,在输入到状态稳定性理论框架下,证明了闭环误差系统的鲁棒性。针对电流响应较快、极易达到稳态的特点,设计了工程中常用的前馈加PI反馈结构的二自由度控制器,同时采用模拟电路实现该控制器,减小了电流环控制周期,从而抑制了电流波动。为了验证整个控制系统的有效性和工程可实现性,通过有刷直流电机阶跃及正弦转速跟踪实验,证明了本文所设计控制系统能够显著提高电机的瞬态性能和稳态性能。     

被动力伺服系统摩擦非线性控制

提出了一种用于补偿力伺服系统中摩擦力作用的基于非精确模型的非线性控制器。摩擦力是影响系统性能的一个重要因素,针对摩擦非线性对被动式电液力伺服系统跟踪性能的影响,提出一种用于力控制系统摩擦非线性补偿控制器。其基于Lyapunov稳定性定理,不需摩擦力矩的准确模型,只需参数上界值,是一种基于非精确摩擦模型的非线性控制器。仿真与实验结果表明:与一般的PID控制相比,该控制器能更好地消除摩擦非线性的影响。此算法对力控制系统的摩擦力抑制具有一定的借鉴作用。     

SPWM逆变电源数字重复控制的改进方案

提出了一种改进的重复控制单相逆变器的控制方案,即在电压内环的前向通道中将无差拍控制器串联于重复控制器之后,并在DSP平台上采用数字控制算法实现该控制方案.系统处于稳定运行状态时,重复控制可增强系统抗周期性干扰能力,改善系统稳态特性,负载出现大的扰动时,无差拍控制器可感受到输入误差的突变并立即产生调节作用,保证系统有较快的响应速度.实验结果表明该控制方案能获得良好的动、稳态性能.     

基于电流环重复控制的并联有源电力滤波器研究

三相有源电力滤波器(APF)通常用来补偿非线性负载所引起的谐波电流。传统的PI控制带宽有限不能实现无静差输出,为了提高三相并联型有源电力滤波器的补偿性能,提出一种新型的谐波电流复合控制算法。该算法将PI控制器和重复控制器并联在控制系统的前向通道,共同对APF输出产生影响。给出了具体的系统控制框图,以及电流动态快速补偿算法和重复控制的重复环境构造等问题。通过系统仿真和实验,证明该控制算法能显著地改善系统动态性能,消除稳态误差,提高系统的滤波效果。     

直线式交流伺服系统滑模变结构控制

针对直线式直接驱动交流伺服系统，提出一种新型滑模变结构控制方案．负载推力观测器和扰动前馈补偿的设计有效地削弱了变结构控制产生的抖振．积分补偿法消除了系统加载时的稳态误差．仿真结果表明该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性     

无模型动态摩擦的自回归小波神经补偿控制

针对低速伺服系统的摩擦补偿问题,提出一种基于自回归小波神经网络的智能控制算法,无需预知系统的动力模型参数,仅通过闭环位置反馈,网络即能利用极少的神经元和迭代次数实现对非线性摩擦的高精度补偿.Lya-punov稳定性分析结果证明了跟踪误差和网络权值的有界收敛性.某型机器人关节的伺服实验结果表明,引入自回归小波神经补偿算法后的伺服定位精度得以大幅度提高.     

弹药协调器非线性连续时变反馈控制

为解决某弹药协调器的精确快速定位控制问题,研究了一种基于隐式Lyapunov函数的连续时变反馈控制方法,该方法在控制律形式上类似PD控制,但其中的比例和微分系数取决于系统Lyapunov函数,是系统误差变量的可微函数.首先,采用第2类Lagrange方法建立了系统的动力学模型,在此基础上,针对协调器系统存在的摩擦和小平衡机支反力矩非线性干扰问题,对这两项进行了精细建模,其中摩擦力矩项采用的是LuGre模型.建模后,根据动力学模型具体结构设计实验,并通过实验数据采用遗传算法辨识了摩擦力矩和支反力矩模型中的关键参数.为进一步缩短协调器的定位控制时间以提高其协调效率和性能,基于辨识后的模型,在控制中引入了摩擦力矩和支反力矩的前馈补偿项.实验结果表明,所研究的控制方法对负载不确定性有较强的鲁棒性,在负载发生变化的情况下能够始终保证系统的定位时间和定位精度.此外,对于摩擦和小平衡机支反力矩的非线性干扰补偿可以将协调定位时间缩短25.1%,由为补偿前的2.07 s缩短到1.55 s,同时保证了协调器的运动定位精度,验证了算法的有效性.     

Lag compensation errors in active power filters based on DSP controllers

The growing problems of harmonic pollution on coal mine power lines caused by high-power DC drive systems has increased the use of active power filters. We analyzed compensation errors caused by the time lag in the detecting circuits of an active power filter based on DSP control. We derived a mathematical model for the compensation error starting from the error estimation when a single distortion frequency is present. This model was then extended to the case where multiple frequencies are present in the distortion. A formula for a general theory of compensation error with fixed load and fixed lag time is presented. The theoretical analysis and experimental results show that the delay time of an active power filter mainly arises from the sampling time. Lower sampling frequencies introduce larger compensation errors in the active power filter reference current.     

基于神经网络的伺服机械手LuGre摩擦补偿控制

针对伺服机械手系统的LuGre摩擦模型参数辨识难,难以建立其精确的数学模型,利用径向基函数( RBF)神经网络的万能逼近特性逼近LuGre摩擦,并作为计算转矩控制器的补偿项。通过Lyapunov方法证明了系统的稳定性以及闭环系统跟踪误差的收敛性。仿真结果证明控制算法能对摩擦进行有效补偿,提高了伺服机械手系统的轨迹跟踪控制性能。     

基于摩擦补偿的柔性关节机器人分级滑模控制

针对柔性关节机器人中存在的非线性摩擦问题,提出一种基于摩擦补偿的柔性关节机器人分级滑模控制方法。首先,通过线性化参数的方法对柔性关节机器人受到的摩擦进行建模,并对模型中未知参数设计自适应律以实现摩擦的估计;然后,针对摩擦模型的误差,进一步设计观测器进行估计,结合摩擦的自适应和模型误差估计实现对摩擦的补偿;最后,利用电机侧和关节侧的位置误差和速度误差设计一级滑模面,再根据一级滑模面设计二级滑模面,从而得到分级滑模控制器,进一步实现柔性关节机器人的位置轨迹跟踪控制。通过Lyapunov函数证明了机器人关节轨迹跟踪误差的收敛性。仿真结果表明:该控制方法结合参数自适应和模型误差观测器可以有效地对摩擦进行补偿,在有限时间内实现柔性关节机器人的位置轨迹对期望位置轨迹的跟踪。     

LQ Speed Control of Pump Controlled Motor System

A linear quadric (LQ) optimal speed control algorithm is proposed for the speed control of a pump controlled motor hydraulic system. The control theme consists of optimal state feedback and disturbing compensation based on observation. The optimal state feedback bases on LQ cost function. The disturbing compensation is realized through reconstructing the state of load torque. A series of simulation are performed, and the results show that the control performance is satisfactory and can be maintained under changes of load torque.     

基于转动惯量辨识与扰动补偿的 永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机负载转矩波动及负载转动惯量的变化对控制性能的影响,采用一种模型参考 自适应控制方法实时辨识转动惯量,利用设计的扰动补偿观测器,结合辨识出的转动惯量估算出负载转矩值, 然后将观测的负载转矩转换为观测电流值与给定电流值的误差,从而对控制系统进行前馈补偿,以减小转矩 电流脉动,提高系统的抗扰能力和响应速度。通过模型在环实物仿真平台验证,所采用的控制策略对系统的 抗扰性能和响应速度都有很好的改善效果,增强了系统的鲁棒性。     

基于哈密顿系统原理的PMSM自适应阻尼注入控制

基于能量成形和端口受控哈密顿（PCH）系统原理,针对永磁同步电机（PMSM）参数不确定性所引起的转速误差,利用自适应阻尼注入控制方法,设计了负载转矩恒定已知和未知情况下的控制器。采用最大转矩/电流（MTPA）控制原理确定系统期望平衡点,并分析其稳定性。仿真结果表明,将自适应阻尼注入控制方法应用到PMSM的PCH控制中,对参数不确定性所引起的转速误差具有很好的抑制作用,从而使系统具有较好的转速跟踪性能。     

自主移动机器人的非接触充电模式

自主移动机器人在无人值守的情况下采用非接触供电方式获取电能是合适的。提出了采用最大电流作为判断非接触供电系统是否处于谐振状态的依据。采用固定激励电源频率与动态调节电路无功器件参数相结合的方法进行自适应调谐。激励电源保持较高的固定工作频率,根据最大电流原则,系统自动调节原边和副边电路的补偿电容值,使系统重新回归谐振状态。另外,机器人在充电时,需要较高的定位精度,利用辅助传感器可以减小定位误差,提高供电效率。