光电跟踪系统内模控制器的设计

针对光电跟踪系统,提出一种基于内模控制原理的新型位置控制器设计方法。内模控制是一种基于对象数学模型进行控制器设计的新型控制策略,其设计思路是将对象模型与实际对象相并联,控制器逼近模型的动态逆。该控制器设计方法简单,只有一个可调参数,而且可调参数直接与系统的动态特性和鲁棒性相关,与常规 PID 控制器相比,参数调整更加方便。由实验数据统计分析得出,系统的方位跟踪误差和高低跟踪误差的均方根分别为 0.4mrad 和 0.3mrad,表明该控制器能够提高系统的跟踪精度,从而为高性能光电跟踪系统提供了一种新的控制方法。     

一种基于内模控制的分数阶控制器设计

目的为了解决分数阶控制器参数整定复杂问题,引入内模控制思想,从而得到分数阶内模控制器控制的被控对象。方法依据最大灵敏度整定所得分数阶内模控制器中的参数,避免参数整定的盲目性。结果相对于传统的分数阶控制器,基于内模控制思想设计得到的分数阶内模控制其设定值跟踪及抗干扰性能更优。结论仿真结果表明基于文中方法设计所得的分数阶内模控制器在模型失配时,仍具有较好的鲁棒性和控制精度。     

时滞光电跟踪系统鲁棒内模PID控制器设计

针对时滞光电跟踪提出了一种内模PID(IMC-PID)控制器设计与参数整定的解析方法.首先建立了系统的一阶时滞积分(FODI)模型,并用二阶加时滞(SOPDT)模型进行逼近,然后利用一阶Taylor表达式代替系统模型中的时滞项,导出了控制器参数的整定规则.特别是为了保证系统的鲁棒性,可以根据最大灵敏度解析计算内模PID控制器的可调参数λ_n.仿真结果表明,与常规方法相比,所提方法不仅提供了较好的设定值跟踪和扰动抑制特性,而且对于系统参数摄动具有更好的鲁棒性.另外,实验结果也证实了该方法能够提高系统跟踪性能和跟踪精度.     

不确定电液位置伺服系统的动态面跟踪控制

针对一类含有动态不确定性的双作用液压缸电液伺服系统跟踪控制问题,采用动态面控制方法设计了一个鲁棒自适应跟踪控制器.由于在逆推设计过程中加入了低通滤波器使得该方法不用对模型非线性进行多次微分,因而设计方法简化.所设计的自适应鲁棒控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐近跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整.数字仿真结果表明,控制系统对给定位置的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性,具有较强的鲁棒性.     

电液伺服系统的仿真与自校正PID控制器的设计

对一个试验用电液伺服系统进行了理论建模和仿真研究,引入了一个非线性状态方程模型来描述电液伺服系统的动态特性,通过仿真结果与实际系统的响应相比较,验证了所建立的理论模型的准确性,在此仿真模型基础上,设计了一个适用的自校正PID控制器,并且对其控制特性进行了仿真研究。     

故障仿真在电液伺服系统故障诊断中的应用研究

本文将故障仿真技术引入到电液伺服系统中,以一个试验用电液伺服系统作为研究对象,对其进行故障建模和仿真.通过对电液伺服系统的建模,引入了一个非线性状态空间模型来描述电液伺服系统的动态特性.并且应用了Matlab提供的模拟仿真工具Simulink实现了模拟仿真.通过仿真结果与实际系统比较,验证了理论模型描述实际电液伺服系统动态特性的准确性.     

电液伺服系统的逆向递推鲁棒自适应控制

针对电液伺服系统存在的非线性特性、参数不确定性,且不确定性不满足匹配条件,引入虚拟控制量的概念,提出了一种逆向递推鲁棒自适应控制方法。该方法把整个系统分成了一个二阶和一个一阶两个子系统,对其进行递推式的分步自适应控制,从而简化了控制器的设计,使计算量大为减少;利用参数自适应和鲁棒控制相结合的方法,使控制器具有较强的抗干扰性。仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能,与采用 PID 的控制方法相比,系统具有更好的控制性能及更强的抗干扰性。     

液压二自由度力反馈操纵杆设计

 开发了一种用于遥操作双向伺服系统力反馈工作的液压二自由度力反馈操纵杆.该操纵杆采用PID控制器控制的电液伺服系统进行驱动,可以有效地解决一般电机型力反馈操纵杆在刚度和响应速度方面不足的问题.介绍了系统的软硬件构成,并通过对系统运动性能的分析,设计了用于该系统的力反射型力反馈算法,最后通过实验验证了该算法的有效性.实验证明,该操纵杆具有较好的力反馈操作特性,能够满足遥操作系统力反馈工作的需要.     

基于奇异摄动理论的电液伺服系统Backstepping滑模自适应控制

针对电液伺服位置跟踪系统中存在的非线性特性、系统参数和外部负载的非匹配不确定性,提出了基于奇异摄动理论的电液伺服系统的Backstepping滑模自适应控制。利用奇异摄动中双时间刻度理论将原系统分解为快慢变子系统,分别设计快变和慢变子系统的控制律,再合成得到复合控制器。应用Backstepping的逆向递推方法有效地解决了高阶非线性系统的控制问题,用滑模方法抑制系统的外部扰动,对系统的不确定性参数进行自适应估计。数字仿真的结果验证了所设计控制器的正确性和有效性。     

电液伺服系统的微分与积分滑模变结构控制

针对电液系统的非线性特性及其参数不确定性,在电液伺服系统的速度跟踪控制中,提出了一种非线性微分与积分滑模变结构控制(DI-SVSC)策略。在滑模控制中引入积分控制项,消除了传统滑模变结构控制需要被跟踪信号导数已知的假设,利用一非线性微分控制消除了系统的抖振现象。在积分滑模控制与非线性微分控制中,分别给出了切换函数、非线性微分系数及控制器的设计方法。仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能。     

光电平台伺服系统自抗扰滑模控制

提出一种基于参考模型的自抗扰滑模控制器,它包括一个自抗扰控制器和一个全局滑模控制器.根据参考模型,利用跟踪微分器设计自抗扰控制器,控制参考模型的输出精确跟踪指令输入信号.全局滑模控制器控制伺服系统被控对象的输出高精度跟踪参考模型的输出.光电平台伺服系统的实验结果证明该新型控制器能有效补偿系统的参数不确定性和非线性扰动,提高了伺服系统的跟踪精度.系统具有全局鲁棒性.     

基于前馈预测的电液伺服PID控制系统

根据预测控制思想,针对已有的电液伺服调速系统模型,设计了一种基于前馈预测的PID控制系统。该控制系统不依赖对象的精确数学模型,利用预测控制的快速性以及自适应性等特点,通过滚动优化与PID相结合来确定系统当前时刻的控制量。仿真实验结果表明,该文建立的新型控制器能够满足现有的电液伺服调速系统的控制性能要求,实现对该系统的快速精确控制。     

机载光电跟踪平台伺服系统自抗扰控制

摩擦非线性造成机载光电跟踪平台伺服系统低速不平稳性,增加了系统的稳态误差.常规PID控制难以满足光电跟踪平台高精度伺服系统的性能要求.采用一种新的二阶离散系统最速控制函数设计自抗扰控制器,将它作为机载光电跟踪平台伺服系统的位置环控制器.实验结果表明,当系统跟踪幅值为0.5°、频率为0.159 Hz的正弦输入信号时,在0...     

激光切割高精度Z轴调高随动控制系统设计

目的 设计一种基于STM32主控制器芯片与FPGA从控制器芯片的激光切割高精度Z轴调高随动控制系统。方法 介绍该控制系统的工作原理、硬件设计、软件设计以及微电容测量电路的仿真实验。同时,针对系统随动过程中存在干扰的现象,提出基于滑动平均值滤波算法的改进滤波算法。结果 经过上机切割测试验证,该随动控制系统动态跟随精度为0.01 mm,最大跟随速度为500 mm/s。结论 该随动控制系统能够使激光切割机床实现高速高精度的切割。     

基于神经网络优化的交流自抗扰伺服系统控制

目的 为了解决传统交流永磁同步电机伺服自抗扰控制系统中外界扰动、非线性特性和本身自抗扰控制中参数较多且整定难的问题.方法 利用小波神经网络对自抗扰控制中的扩张状态观测器的误差校正系数进行在线整定,设计出基于小波神经网络优化的自抗扰控制器及相关的控制系统,以实现对整体控制系统的性能优化,并通过在Matlab/SIMULINK仿真实验与传统PID伺服控制系统和未进行优化的交流自抗扰伺服系统进行对比验证.结果 仿真结果表明,基于小波神经网络优化的交流永磁同步电机伺服自抗扰控制系统对目标位置动态响应快、稳态误差小、抗干扰能力强,稳态时转矩脉动小.结论 与常规未优化自抗扰伺服系统和传统PID伺服系统相比,基于小波神经网络优化后的自抗扰伺服系统,能有效地提高伺服系统控制性能和鲁棒性.     

导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制

针对弹体耦合干扰力矩,摩擦力矩及参数扰动对导引头伺服系统跟踪性能的影响,基于输出多采样和区域极点配置技术,研究了导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制,给出了确定控制器参数的方法.所设计的控制器能保证闭环系统是有界稳定的,且无需利用系统的状态作为反馈而仅利用输出采样来设计控制器,因而无须伺服机构中安装测速单元,有效节省了机构的体积和重量,有较强的实用性且易于实现.仿真结果表明,所设计的控制器对弹体耦合干扰力矩及系统参数扰动有较强的鲁棒性,且具有较高的跟踪精度,因而在导引头伺服系统这类对体积和质量有严格限制的伺服系统中具有较好的应用前景.     

基于改进FNN-CCC的双伺服压力机同步控制策略研究

目的 改善双伺服压力机同步控制策略的动态响应性能和鲁棒性,提升双伺服压力机的单轴跟踪精度和双轴同步精度,实现成形过程的高精度位置控制。方法 建立双伺服压力机驱动系统数学模型,分析系统同步误差来源,结合模糊神经网络单轴控制算法,引入迭代学习律,设计一种改进模糊神经网络-交叉耦合(FNN-CCC)同步控制器。基于系统控制模型进行单轴阶跃响应特性与双轴正弦跟随特性仿真,搭建嵌入式双伺服压力机驱动系统试验平台,在偏载干扰条件下进行双轴同步控制试验,验证所提出理论的有效性。结果 仿真结果表明,与模糊控制算法和BP神经网络控制算法相比,该控制器单轴控制算法的超调量分别减少了11.5%和25.5%,调节时间分别减少了48.8%和34.4%,具有更好的动态响应性能。与原控制器相比,改进后的交叉耦合同步控制器最大双轴同步误差降低了65.7%,同步控制精度有所提高。试验结果表明,与传统PID-交叉耦合控制器相比,改进的FNN-CCC控制器有更好的控制性能,在热冲压合模成形阶段,单轴跟踪误差分别减小了81.8%和75.0%,双轴同步误差减小了69.2%。结论 所提出的同步控制策略在偏载干扰条件下具有较好的动态响应性能和鲁棒性,能够使同步误差快速收敛,提高了双伺服压力机驱动系统的单轴跟踪精度和双轴同步控制精度,实现了对双伺服压力机的高精度控制。     

永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合振动特性分析

为了研究永磁交流伺服精密驱动系统中存在的多物理过程、多参量复杂耦合关系,提出了对该系统进行机电耦合振动特性分析的观点。从全局机电耦合的角度,对永磁交流伺服精密驱动系统进行了机电耦合分析,将该系统归纳为三质量两轴系统,建立了三质量两轴系统的机电耦合振动数学模型和仿真模型,仿真分析了由于电流调节器参数、阻尼、谐波扰动、间隙以及负载扰动等因素引起的系统机电耦合振动动态过程,并通过实验验证了机电耦合振动仿真模型的正确性。该机电耦合振动特性分析对提高系统的动态性能具有重要的意义。