多自由度电液伺服系统动态特性研究

本文以某多自由度电液伺服系统为研究对象,在考虑系统惯性负载、弹性负载和摩擦力负载等因素下,建立该系统的传递函数模型,并用Matlab对系统进行仿真,通过仿真仔细研究主要参数对系统动态特性的影响,提出改善系统响应的办法.     

三维非线性比例微分与小脑模型神经网络复合控制的变柔性负载电液力控制系统

分析电液力控制系统的数学模型,提出新的三维非线性比例微分(Proportional differential,PD)与小脑模型神经网络(Cerebcllar model articulation controller,CMAC)复合控制的方法用于变柔性负载电液力控制系统.三维非线性PD对系统参数变化不敏感,使系统在负载刚度大范围变化时保持稳定;CMAC前馈控制的加入,利用其非线性逼近能力,减小了系统的跟踪相位差.对三维非线性PD与CMAC复合控制的电液力控制系统的仿真和试验结果表明,将二者结合,可有效用于时变柔性负载电液力的控制,同时该方法具有运算量小、便于在工程实践中应用的优点.     

基于电液位置伺服系统机床滑台模糊自适应控制研究

针对传统电液位置伺服液压机床系统的非线性、强耦合、稳定性低等问题,提出了一种改进模糊自适应控制算法,使得机床滑台位置根据外界条件能够实时跟踪以达到稳定控制。首先,以华中数控组合机床为实例,对机床整体结构及功能进行介绍;然后,建立机床滑台控制模型、传递函数,并设计改进后的模糊自适应控制器;最后,结合AMESim-MATLAB软件搭建电液位置伺服系统滑台模糊自适应控制模型,并对搭建好的模型进行联合实验仿真和实际系统测试。测试实验结果表明,基于电液位置伺服系统的机床滑台模糊自适应算法相对于传统PID算法的位置跟踪效果好,位置控制响应速度快、误差小、鲁棒性强,验证了改进后的模糊自适应控制算法的可行性。     

具有时变惯量作用的电液位置伺服系统滑模变结构控制研究

液压机器人关节惯量大范围变化,要使其电液位置伺服系统获得满意的动态性能是复杂而困难的问题。本文应用滑模原理设计了一种简单的变结构控制器来解决这一控制难题,并同时进行了计算机数字仿真和实时控制实验研究。实验表明,所设计的控制器,能有效地克服机器人关节电液位置伺服系统变惯量的影响,一定程度地克服非线性的影响,系统具有良好的鲁棒性和位置程度。     

基子CMAC神经网络的电液比例速度控制系统研究

分析电液比例阀控非对称缸速度控制动态数学模型,提出新的小脑模型神经网络（CMAC）和PID相结合的复合控制算法用于大负载电液速度控制系统。CMAC控制算法以前馈方式加入控制系统,利用其较强的非线性逼近能力和快速响应能力,有效抑制干扰影响,保证系统速度的精确控制。仿真结果表明,该控制方式响应时间快,响应平稳,抗干扰能力强。     

基于CMAC神经网络的电液比例速度控制系统研究

分析电液比例阀控非对称缸速度控制动态数学模型,提出新的小脑模型神经网络(CMAC)和PID相结合的复合控制算法用于大负载电液速度控制系统.CMAC控制算法以前馈方式加入控制系统,利用其较强的非线性逼近能力和快速响应能力,有效抑制干扰影响,保证系统速度的精确控制.仿真结果表明,该控制方式响应时间快,响应平稳,抗干扰能力强.     

CMAC-PID并行控制算法在电液伺服系统中的应用

该文提出了一种基于小脑模型神经网络（CMAC）和PID的并行控制算法，以得到高精度的电液伺服系统位置跟踪性能。PID控制器实现反馈控制以保证系统的稳定性，同时一个非线性跟踪微分器（NTD）用来给PID控制器提供高质量微分信号。而CMAC用作前馈补偿器实现系统的逆动态模型，并行控制器的输出作为系统的控制动作。通过CMAC的学习过程使PID输出趋于零，从而使系统的控制作用由CMAC产生。数字仿真的结果证明了该并行算法有很高的跟踪能力和抗干扰性，并且响应速度非常快。     

电液伺服系统RBF神经网络滑模控制

针对阀控液压缸位置伺服系统非线性导致模型参数确定困难及干扰问题，在分析三阶位置控制的电液控制系统原理及模型的基础上，引入神经网络的RBF 径向基控制模型和自适应滑模算法，同时考虑了非1负反馈参数，建立了基于RBF 神经网络滑模控制的电液伺服控制系统数学模型。通过选取合适的Lyapunov 函数，分析了系统稳定性，解决了参数未定及挠动情况下的电液伺服系统控制器设计问题。仿真结果证明，所设计的控制器使系统的输出对给定信号的跟踪精度高，响应快，具有较强的鲁棒性。     

基于干扰观测器的电液伺服系统反馈线性化滑模控制

为抑制电液伺服系统中各种非线性因素及不确定干扰,提出了基于输入输出反馈线性化的滑模控制与非线性干扰观测器相结合的控制策略以提高其位置控制跟踪精度。以电液振动台为试验对象,建立其非线性控制模型,利用李雅普诺夫稳定性理论保证了位置闭环系统的全局稳定性。利用MATLAB/Simulink对设计的控制器进行了仿真验证,结果验证了提出的控制器的可行性。为了模拟实际环境下存在不确定干扰,在位置电液系统基础上增加了电液加载系统,开展了试验研究。结果表明,该控制器能有效的提高干扰下电液伺服系统的位置跟踪性能。     

基于定量反馈理论(QFT)的三轴仪轴向力伺服控制系统的研究

以电液伺服三轴仪伺服轴向力的伺服系统为研究对象,采用定量反馈理论(QFT)设计的鲁棒控制器进行控制其设计,并利用AMESim软件建立液压系统的动态数学模型,代替传统的传递函数所建立模型的进行联合仿真。研究表明,QFT控制器可以有效抑制参数扰动,如弹性负载刚度变化、油液有效体积弹性模数变化,系统摩擦力变化。工程上易于实现,可以有效地改善伺服三轴仪的控制性能。     

基于动态逆模型的电液位置伺服系统复合控制

电液位置伺服系统是典型的非线性系统,且往往存在较强的外部干扰.正是由于系统非线性及不确定性,传统方法设计的闭环控制器往往不能满足系统的高性能需求.基于系统动态逆模型设计出复合控制器,包括前馈控制器和鲁棒控制器,分别用于提高系统的控制精度及鲁棒性,给出电液位置伺服系统鲁棒控制器的一般设计方法,并针对电液伺服系统的主要非线性参数,给出在线预估的自适应方法.最后给出复合控制器的验证实例,并对所建数学模型及参数预估方法进行验证,试验结果表明,所提出的基于动态逆模型的复合控制策略提高了系统控制精度,增强了系统抑制外干扰的能力,拓展了系统双十频宽.     

电液位置伺服系统的频域设限加权切换控制

分析电液位置伺服系统二阶状态反馈(DOSF)控制系统存在静差的机理,设计三阶无静差状态反馈(TOSF)控制器。为克服TOSF控制系统阶次高的缺陷,以切换频域设限加权算法实现TOSF-DOSF双控制器切换控制,切换频域设限减小了控制作用量对加权系数变化的灵敏度。仿真结果表明：电液位置伺服DOSF控制系统静差与负载弹性刚度正相关,TOSF控制系统能消除系统静差且符合动态性能设定。测试实验结果表明：TOSF-DOSF双控制器频域设限加权切换控制使系统具有良好的动静态性能,与阈值切换相比,具有较小的切换冲击。     

液压四足机器人单腿阀控缸位置自适应控制研究

针对传统液压四足机器人电液伺服阀控缸系统的非线性、参数时变性、控制误差大等问题,提出了一种基于位置闭环控制的模型参考自适应控制算法。以液压四足机器人为研究背景,介绍了单腿整体结构及组成;然后,建立液压四足机器人电液伺服阀控缸控制系统模型、传递函数,并设计模型参考自适应控制器;最后,结合AMESim-MATLAB软件搭建四足机器人电液伺服阀控缸系统的控制模型,并对搭建好的测试平台进行实验。实验表明基于电液位置伺服系统的液压四足机器人阀控缸位置控制系统模型的合理性,阀控缸位置跟踪效果好、响应速度快、误差小、鲁棒性强,验证了所设计的位置闭环控制的模型参考自适应控制算法的可行性。     

大弹性负载伺服系统变论域双模糊控制

为解决大弹性负载伺服系统在低速和换向时存在的冲击和振动问题,提出一种基于负载力反馈的变论域双模糊控制算法。以拥有大弹性负载的液压伺服系统为对象,针对在最大负载处反向扭转时容易出现冲击的特点,采用负载力反馈进行补偿。同时,针对负载力随弹簧刚度和液压缸杆位移变化而变化的特点,提出变论域双层模糊控制算法。第一层模糊控制器以负载反馈作为输入,以第二层模糊控制器输出论域的伸缩因子作为输出,结合以误差反馈为输入的第二层模糊控制器,形成更加适合大弹性负载的控制方法。仿真和试验结果表明,提出的控制方法能够有效地解决伺服系统在大弹性负载下的换向冲击以及振动等问题,并且拥有良好的控制效果。     

改进PSO算法优化的电液位置伺服系统滑模控制

针对电液位置伺服系统因参数不确定性、复杂时变性与非线性而导致控制性能不佳的问题,提出了一种基于改进PSO算法的电液位置伺服系统滑模控制方法。建立电液位置伺服系统的误差状态空间方程,通过设计滑模面和控制律推导出滑模控制器结构,利用李雅普诺夫函数验证了控制器的稳定性,采用柯西变异和自适应速度更新策略改进了PSO算法,并把改进后的PSO算法应用至滑模控制器中进行参数优化,基于AMEsim/MATLAB联合仿真研究了几种方法下系统对位置的跟踪情况。结果表明,相比于PSO算法和APSO算法,改进PSO算法寻优性能更好,从而验证了该方法是有效的;通过对比分析,采用改进PSO算法的滑模控制器极大地提高了系统的控制性能,在抑制抖振的同时实现了系统对状态轨迹的快速精确跟踪。通过现场试验研究,验证了所提方法的应用可行性。     

基于阀控非对称伺服缸的半主动升沉补偿研究

深海有缆水下机器人在恶劣海况下作业时,常配备相应的升沉补偿系统以提高水下机器人释放和回收作业的安全性。重点研究了基于阀控非对称伺服缸的半主动升沉补偿方式,介绍了与实际系统相似的半主动升沉补偿模型系统,并阐述了系统的功能组成和工作原理。考虑了弹性负载的影响,建立了由伺服放大器、阀控非对称缸和弹簧负载模型等构成的电液位置伺服系统的传递函数模型。在此基础上,根据阀控非对称缸的输入电压与活塞输出速度之间的非线性关系,设计了分段前馈控制器,以提高系统的动态响应性能。最后进行了半主动升沉补偿性能试验,结果证明了所研究的半主动升沉补偿方式的有效性。     

机器人电液伺服系统模糊控制实验研究

本文针对机器人电液位置伺服系统的特点,应用模糊集理论,设计了机器人模糊控制器,来提高机器人的位置精度和动态特性。并作了大量计算机数字仿真和实时控制实验研究。仿真和实验结果均表明,该控制器能够克服机器人系统固有的变惯量和非线性等不利因素的影响,具有较好的位置精度和动态性能。此外,还具有一定的鲁棒性。     

电液位置控制系统的最坏工作状态分析#br#

以电液位置控制系统为研究对象,建立对称阀控非对称缸且具有弹性负载的传递函数模型,对比活塞杆伸出与缩回时系统频率响应的差别,指出从保守设计角度出发,应以活塞杆伸出时的模型进行控制器设计。进一步考察等效负载参数变化对系统的影响,以保证系统在最坏的情况下也能工作。给出等效质量、等效刚度、等效阻尼3个参数在确定时的依据,为控制器设计提供了理论指导。     

电液位置控制系统的最坏工作状态分析

以电液位置控制系统为研究对象,建立对称阀控非对称缸且具有弹性负载的传递函数模型,对比活塞杆伸出与缩回时系统频率响应的差别,指出从保守设计角度出发,应以活塞杆伸出时的模型进行控制器设计。进一步考察等效负载参数变化对系统的影响,以保证系统在最坏的情况下也能工作。给出等效质量、等效刚度、等效阻尼3个参数在确定时的依据,为控制器设计提供了理论指导。     

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。