基于李雅普诺夫理论的电液伺服系统非线性位置控制研究

电液伺服系统存在高度非线性及参数时变等问题,同时由于其多学科性质导致精确模型的建立比较困难。针对电液伺服系统非线性位置控制问题,采用基于非线性系统的李雅普诺夫理论的控制器实现电液伺服系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造了伺服阀以及液压执行器的动力学方程,建立电液伺服系统简化数学模型。基于非线性系统的李雅普诺夫理论,利用积分反演法设计了电液伺服系统控制器。采用MATLAB软件对电液伺服系统进行仿真,并与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:采用所设计的控制器,电液伺服系统对阶跃和正弦信号的跟踪性能较优,所需控制电压减少50%左右,跟踪误差也大大减少。     

电液位置伺服系统的模糊预测函数控制

针对电液位置伺服系统的非线性、参数时变性等突出问题,提出了一种新型模糊预测函数控制方法.它将预测函数控制和具有参数自调整的模糊控制进行综合来共同控制电液位置伺服系统,并且根据控制系统的位置偏差和偏差变化率,利用放大倍数对模糊控制器的参数进行在线修改.仿真结果表明,采用该控制方法设计的控制器满足系统对快速性和稳态精度的要求,系统具有较强的鲁棒性和抗干扰性,能够实现复杂系统的有效控制.     

基于AMEsim和Simulink的电液位置/力混合控制仿真研究

为了满足某水下电液位置控制系统的特殊应用要求,设计了位置/力Fuzzy混合控制器.利用AMEsim和Simulink联合仿真技术建立了该电液位置控制系统模型,论述了一种位置/力混合Fuzzy控制策略的实现以及Fuzzy控制器的设计过程,进行了电液位置伺服系统的控制仿真.仿真结果表明了位置/力混合Fuzzy控制器对于系统控制的有效性和鲁棒性.     

基于反步控制的非线性干扰观测器的外部不确定干扰的电液位置伺服系统

由于电液系统中存在各种非线性因素以及不确定干扰,为提高电液位置伺服系统在干扰下的控制精度,以电液振动台为控制对象,建立非线性模型,利用干扰观测器对干扰力进行观测,并通过反步控制器进行削弱和补偿,利用李雅普诺夫理论保证闭环系统的全局稳定.对设计的控制器进行仿真和实验,模拟在有外界未知干扰力下的位置控制,实现对干扰的抑制.实验表明:该控制策略能够很好的提高电液位置伺服系统的跟踪性能.     

60MN水压机电液伺服系统自抗扰控制研究

介绍了60 MN水压机电液伺服系统的组成及工作原理,针对电液位置伺服系统负载变化的复杂性,在分析了负载特性的基础上,提出了自抗扰的控制策略以提高电液伺服系统的可控性和鲁棒性,并对自抗扰控制器进行了结构分析与设计。最后采用MATLAB/Simulink建立了水压机电液伺服控制系统整体仿真模型,对不同负载变化频率下的自抗扰控制效果进行了仿真研究,结果表明:与PID控制器相比,自抗扰控制不仅提高了电液位置伺服系统的响应速度,有效地降低了系统的超调量,而且增强了控制系统的鲁棒性。     

电液伺服系统的预测函数控制

本文首次提出了电液伺服系统的预测函数控制，使预测控制在快速电液系统中的应用成为可能。文中给出了控制器的原理和设计方法。通过在电液伺服系统的仿真研究表明该控制方法是可行的。     

电液伺服系统的自适应一般模型控制

针对电液伺服系统跟踪控制问题,提出一种基于等价输入的自适应一般模型控制方案。在电液伺服系统存在建模误差、时变参数和不可测扰动的情况下,控制器能够有效地跟踪系统被控参数;且控制器参数整定方便,物理意义明确。通过仿真表明,该控制方法对非线性的电液伺服系统实现自适应控制是正确有效的。     

CAMC和PID并行控制在数控伺服系统中的应用

针对数控电液位置伺服系统的非线性、参数时变性等特点,设计一种基于CAMC和PID并行控制的方案。以PID为反馈控制来保证系统的稳定性且抑制扰动,以CAMC为前馈补偿控制器来确保系统的控制精度和响应速度。在MAT-LAB环境下对位置伺服系统进行动态仿真。仿真结果表明:基于CAMC和PID的并行控制响应速度快,稳态精度高,其控制性能远优于传统PID控制器。     

基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制的研究

为了适应电液伺服系统的非线性特征,提高它对期望位置跟踪的准确性,提出基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制方法。在对电液伺服系统进行建模的基础上,分析其工作过程,并得出伺服阀内流量的连续方程以及活塞的运动方程,建立了电液伺服系统中伺服阀的一阶模型。通过分析PID控制器,构建了鲁棒性能较好的分数阶控制器,加入了调节参数,以更好地调节控制系统的动态特性。采用遗传算法对分数阶控制器的相关参数进行调整,使其能够更好地适应电液伺服系统的非线性特征,从而控制电液伺服系统准确地对期望位置进行跟踪。实验中利用设计的分数阶控制器对阶跃以及正弦期望位置轨迹进行跟踪,以测试其控制性能。从测试结果可见:相对于粒子群控制器,采用分数阶控制器跟踪阶跃和正弦期望位置轨迹时,产生的最大超调率分别减少了7.56%和8.75%,说明设计的分数阶控制器能够较好地控制电液伺服系统对期望位置轨迹进行跟踪。     

基于MATLAB-AMESim的电液伺服系统模糊PID控制

电液伺服系统在现代工业中有广泛应用,针对实际电液伺服系统中非线性环节建模不准确这一问题,根据MATLAB和AMESim的各自特点,利用AMESim完成复杂实际系统建模,利用MATLAB进行控制器设计,对系统建立联合仿真模型。阐述模糊PID控制器的设计过程,通过仿真结果对比分析模糊PID和传统PID的控制性能。结果显示:在变负载电液伺服控制系统中模糊PID控制器在快速性、控制精度等方面具有更好的控制性能,并且提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力。     

电液位置伺服系统的复合控制

针对典型的电液位置伺服系统,将PID控制与重复控制相结合,设计了一种复合控制器.其中,PID控制采用遗传算法对其参数进行优化.计算机仿真表明,复合控制器的应用改善了系统的动态性能,比单纯的应用经典PID控制取得了更好的周期信号跟踪效果.     

基于复合控制策略的直线伺服系统位置控制研究

针对传统的采用三闭环控制结构的直线伺服系统存在的响应滞后、容易超调的问题,设计了永磁直线同步电机的位置-电流双环控制系统。对PD调节器与前馈、微分负反馈相结合的新型复合位置控制器进行了研究。在分析了微分负反馈增益参数对直线伺服系统的影响的基础上,对比了该控制器与传统三环结构的性能差异。仿真与实验结果表明,所设计的位置-电流双环控制系统相比于传统三环控制结构,动态响应更快,超调量更小,在对速度控制要求较低的点位位置伺服控制场合中具有较高的应用价值。     

交流位置伺服系统反演滑模并行复合控制

针对交流位置伺服系统负载力矩和转动惯量变化大、干扰力矩强的特点,提出一种反演滑模并行复合控制策略,设计了基于位置环滑模变结构控制器和反演控制器的并行复合控制结构,滑模控制抑制了参数摄动和负载扰动,反演控制渐近跟踪被控对象的参考位置信号和消除滑模控制的抖振。仿真结果表明:所设计的并行复合控制器能够保证系统的静、动态性能。     

电液伺服试验机的QFT控制研究

由于电液伺服试验机系统内存在较强的时变特性和非线性,并且试件等负载特性经常变化,导致系统存在很大的参数不确定性。当被控系统的参数等特性发生变化时,采用固定参数的传统PID控制难以获得满意的控制效果,如果重新调整参数又极大地增加了控制操作的复杂性。为解决此问题,采用定量反馈理论(QFT)的控制器设计方案,对电液伺服试验机系统进行控制。QFT控制器是针对系统不确定性做出的设计,对于控制不确定性较强的系统,该控制器具有独特的优势;在系统的不同频段内,QFT控制器还可以“剪裁”系统的控制性能。对具有参数不确定性的电液伺服试验机系统进行试验辨识,并在系统模型上进行QFT控制器设计和仿真。结果表明:在工况发生变化时,所设计的QFT控制器比PID控制器具有更高的控制精度,鲁棒性更好。     

一种进给伺服系统非线性PID交叉耦合控制

提高多轴伺服系统的轮廓跟随性能是现代计算机数控加工的重要应用之一。针对传统交叉耦合控制方法对自由曲线轨迹的轮廓跟踪精度较差以及传统PID控制系统抗扰性和鲁棒性较差的问题,提出一种基于自抗扰控制的交叉耦合轮廓误差补偿综合控制策略,该策略由用于位置环反馈控制和轮廓误差补偿的新型非线性PID (NLPID )、位置伺服控制器 TNP-ADRC 和基于NLPID的变增益交叉耦合控制器组成。在MATLAB/Simulink环境下对方波信号跟踪和标准圆轮廓加工过程中轮廓误差的变化情况进行仿真,仿真结果表明：与传统PID交叉耦合控制相比,该方法不仅能够有效提高系统的鲁棒性以及抗干扰能力,并且能够显著提高多轴运动控制系统的轮廓加工精度。     

超精密数控机床的规则可调自适应模糊控制系统的研究

介绍了一种能够根据位置误差和误差变化率自动调整模糊规则和比例因子的规则可调自适应模糊控制器。仿真实验表明了该模糊控制系统不但能很好地适应伺服系统的非线性特点，而且具有很高的动态跟踪精度、静态定化精度和鲁棒性．其性能优于PID控制器和常规的模糊控制器，能更好地满足超精密机床数控系统极高的轮廓跟踪精度、定化精度和抗干扰性能的要求。     

基于前馈和滑模复合结构的飞行器电动舵机控制

针对飞行器电动舵机伺服系统的控制问题,提出了一种能够有效抑制传动机构非线性摩擦的控制方法,该方法由前馈补偿器、基于LQR的PID反馈控制器以及滑模控制器构成。前馈控制能够提高系统响应的快速性,PID反馈控制提高系统的抗干扰能力,针对非线性摩擦设计的滑模控制律,用来削弱非线性摩擦对舵机伺服的影响。在分析电动舵机伺服系统构成的基础上,给出了非线性摩擦的Stribeck模型;建立了系统数学模型,在此基础上分析得出前馈补偿器的结构和参数;引入参考给定量,建立基于误差的状态控制方程,设计了基于LQR的PID控制器以及抑制非线性摩擦扰动的滑模控制律。分别对含有滑模控制器和不含滑模控制器的控制方法进行了仿真实验,实验结果表明:含有滑模控制器的控制方法能够有效抑制非线性摩擦引起的速度抖动问题以及位置"平顶"现象。     

基于PMAC的齿轮测量中心控制系统的研究

提出基于PMAC的齿轮测量中心控制系统的总体设计方案。以PMAC运动控制器作为系统的核心控制单元,高性能驱动器作为四轴伺服驱动机构,高精度光栅作为位置检测机构,采集卡为数据采集系统,采用控制器模拟量输出的方式,构成全闭环控制系统。分析运动控制器和驱动器的位置环路和速度环路的控制系统,研究控制器所采用的PID-前馈滤波伺服控制原理,对其优势进行分析。完成测量中心的软件设计和软硬件对接。最后对齿轮样板的左齿面齿形数据进行测量对比,结果表明此控制系统满足测量要求。     

高精度数控机床进给伺服系统的模糊自适应PID控制

数控机床进给伺服系统是一个复杂的机电耦合系统。由于具有较强的时变参数特性、负载扰动和电机的非线性,很难给出控制系统的精确模型。基于数控机床进给伺服系统的数学模型,提出一种模糊自适应PID控制器的设计方法。将该控制器应用于数控机床进给伺服系统控制,可获得良好的控制性能。仿真结果表明：该方法不仅具有无静态失真,而且响应速度快、超调小。这种模糊自适应PID控制器具有较高的稳定性和精度。