基于CMAC滑模控制的6自由度电动平台仿真分析与耦合实验

以并联6自由度电动平台为研究对象,针对各电动缸之间的强耦合性及外负载扰动的不确定性,提出一种基于小脑神经网络(CMAC)滑模控制策略,充分利用CMAC响应速度快及滑模变结构控制(SMC)抗干扰能力强的特点,以解决传统控制方法鲁棒性差的问题。通过位姿和动力学分析,讨论了影响6自由度电动平台动态特性的关键因素,并以此进行了仿真训练和耦合性实验。结果表明,电动缸的实际位姿能准确跟踪预定轨迹,说明CMAC滑模控制可有效解决电动缸之间的强耦合问题。     

模糊非线性积分滑模张力控制系统的研究

张力控制是诸多行业中卷绕系统的关键技术,直接影响着产品的质量。针对卷绕张力系统耦合性强,干扰因素较多等问题,提出了一种鲁棒性强的模糊非线性积分滑模控制方法。以伺服电机为张力执行机构对卷绕张力系统进行数学建模。提出双闭环控制方案并设计了模糊非线性积分滑模张力控制器和具有过渡过程的转矩PID控制器。在MATLAB/Simulink环境中建立了张力控制系统模型并进行了仿真验证。仿真结果表明张力控制系统具有启动过程快速稳定,抗干扰能力强等特点。     

基于CMAC网络的滑模位置控制研究

机床数控系统的位置伺服控制模块是一个典型的非线性、不确定性的时变系统,传统的PID控制方法和自适应控制不能达到满意的控制效果。将CMAC网络与滑模变结构控制相结合,提出基于CMAC的滑模位置控制策略,并对该控制算法进行了仿真研究。结果表明：位置伺服系统在该控制策略作用下,响应速度快,无超调,并且能大大减弱常规滑模变结构控制中的抖振现象。     

被动式电液力伺服系统的高阶积分滑模控制

针对被动式电液力伺服系统的控制问题,提出了高阶积分滑模控制方法。积分滑动模可以降低控制器对期望跟踪轨迹高阶导数的要求,有效抑制传统滑模变结构控制中的抖振问题;CMAC神经网络在线学习系统不确定性能够降低控制器参数设计的保守性。将该控制方法应用于电液力伺服系统中,并进行仿真。结果表明:该控制方案均具有较好的控制性能,且能够有效抑制系统的抖振。     

大型履带起重机起升过程中压力抖动问题分析与优化

以履带起重机液压起升系统为研究对象,针对起升过程中出现的压力抖动问题对起重机的动态特性进行分析,并提出了减小抖动问题的解决办法。首先基于AMESim软件建立履带起重机起升系统HCD模型,并进行仿真分析;同时通过改变平衡阀阻尼孔直径、马达切断阀压力设定值和液压容腔容积等方法进行实验研究,分析结果表明起升系统的液压抖动现象与变量马达压力切断阀的流量释放、平衡阀动态特性以及容腔容积等因素有关。仿真分析比较真实的反映了实际工作情况,优化方案和改进措施合理、有效,基本消除了该起重机的压力抖动现象。     

基于改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机无传感器控制中传统滑模观测器(SMO)在估计转子转速和转子位置时存在严重的抖振现象,提出一种改进的滑模观测器控制系统.采用积分滑模面代替传统的滑模面,以提高电流误差值收敛到零的速度,增强系统的抗干扰能力;采用边界层可变的分段幂函数代替传统的符号函数,并引入随系统自适应变化的滑模增益,结合双幂次趋近律设计...     

基于新型控制器和模糊观测器的PMSM无传感器控制北大核心

针对永磁同步电机传统滑模控制系统响应效果不佳等问题,提出了一种双滑模控制系统。首先,速度环设计自适应变指数趋近律滑模控制器取代PI控制,提高系统响应速度,削弱抖振;其次,引入全局积分滑模面和模糊控制算法到二阶滑模观测器中,滑模面中全局因子的引入可以有效防止积分饱和造成的超调和响应滞后等问题;模糊控制算法实现多参数自适应调整,提高系统的动态响应;最后,采用锁相环提取出转子位置和转速。仿真结果表明,对比传统滑模控制系统,双滑模控制系统在电机空载和受负载扰动时,系统抗干扰能力及鲁棒性较强,可以有效削弱滑模抖振,提高系统控制品质。     

虚拟轴机床基于CMAC滑模变结构控制的实验研究

文章针对虚拟轴机床的双摆角铣头位置伺服系统,将小脑模型关节控制器（CMAC）与滑模变结构控制相结合,设计了基于小脑模型关节控制器（CMAC）的神经元离散滑模控制算法并进行了实验研究。实验结果表明,采用这种控制策略不仅极大地降低了常规滑模变结构控制中的抖振现象,且具有良好的动、静态性能及较强的鲁棒性,实现了虚拟轴机床双摆角铣头快速、准确的位置伺服控制。     

起重机变幅系统动态特性分析及双液压缸同步控制

重型汽车起重机的变幅系统通常采用两个液压缸共同驱动起重臂,针对变幅过程中存在的同步误差问题,对双液压缸驱动系统进行研究,找出影响变幅系统动态特性的因素。提出一种基于模糊神经PID控制方法,将模糊规则用于神经网络加权系数的选取,以实现不同工况条件下对PID控制参数的实时在线调整。最后,在交叉耦合方法的基础上以液压缸活塞位移和平衡阀进油压力作为指标进行仿真和实验。结果表明此方法可以有效减小同步控制偏差,提高控制精度,解决了传统控制方法鲁棒性差的问题,达到控制要求。     

电动公交车驱动与再生制动遗传优化鲁棒控制

针对电动公交车用永磁直流电机控制系统受电机参数摄动、挡位变化及载荷变化的问题,在建立控制系统主回路的基础上对电动公交车的驱动和滑行工况再生制动进行研究,提出了基于遗传算法的鲁棒H_∞控制方法。以控制系统的最小干扰和良好的鲁棒性为控制目标,将鲁棒H_∞控制器中加权函数的选取转化成多目标优化问题,通过遗传算法对其进行优化,设计出最佳的鲁棒H_∞控制器。实验结果表明:采用鲁棒H_∞控制器在公交车驱动时的速度响应较双闭环PI控制更快,在下坡滑行工况再生制动时比双闭环PI控制具有更好的稳定性、更强的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于回流能量调节的液压执行机构运动位移控制仿真研究

为提高液压执行机构控制系统响应速度,从而降低执行机构运动位移输出误差,采用超螺旋滑模控制器,并进行仿真验证。建立回流能量调节的液压执行机构简图,定义差动阀液压流量数学模型,推导出液压执行机构动力学方程式。针对传统滑模控制器进行改进,提出超螺旋滑模控制器。给出液压执行机构超螺旋滑模控制的流程,并分析控制系统的稳定性。为进一步验证超螺旋滑模控制器输出精度,采用MATLAB软件对液压执行机构运动位移进行仿真,并且与传统滑模控制器进行对比。结果表明：采用传统滑模控制器,在空载状态下,液压执行机构运动位移与期望值偏差较小,但是在负载状态下,其偏差较大;采用超螺旋滑模控制器,在空载或者负载状态下,液压执行机构运动位移与期望值偏差都较小,执行机构反应速度较快。采用超螺旋滑模控制器,可以有效降低液压执行机构滑模控制器的抖动幅度,提高运动精度。     

采用神经网络模糊滑模控制的液压驱动活塞位置控制研究

针对液压驱动活塞运动轨迹和压力精度跟踪误差较大问题,设计了神经网络模糊滑模控制,并对控制精度进行仿真验证。创建了液压缸驱动平面简图,推导出液压缸腔室内部参数变化方程式。分析了液压缸驱动压力和位置的变化,采用线性模型建立输入和输出变换方程式。引用滑模控制方法,采用神经网络算法对滑模控制进行逼近,通过模糊切换规则对滑模控制进行自适应调整。采用MATLAB对液压缸活塞轨迹和腔室压力跟踪进行仿真验证,并且与滑模控制输出效果进行比较和分析。结果表明:采用滑模控制方法,液压缸活塞运动轨迹和腔室压力跟踪误差较大;而采用神经网络模糊滑模控制方法,液压缸活塞运动轨迹和腔室压力跟踪误差较小。采用神经网络模糊滑模控制方法,液压缸控制系统自适应调节能力较强,从而提高了活塞运动轨迹和腔室压力跟踪精度。     

高阶滑模控制在液压起竖系统中的应用

针对液压起竖系统这类非线性系统的控制问题,根据高阶滑模控制理论,提出了一种基于微分观测器的高阶滑模控制方法。基于液压起竖系统的非线性模型,设计基于高阶滑模控制方法的起竖系统起角跟踪控制器。利用微分观测器对起竖角导数信息和高阶滑模的导数阶滑动变量信息进行观测,从而构造一种基于微分观测器的控制器形式。试验结果表明:该控制方法能应用于液压起竖系统,与PID控制和普通滑模控制比较,该方法可以有效地抑制普通滑模控制存在的抖振问题,并具有很好的控制性能。     

阀控非对称缸系统的反馈线性化滑模控制

针对阀控非对称缸组成的位置伺服系统鲁棒性差的问题,提出了一种结合反馈线性化理论和滑模变结构理论的控制算法。建立阀控非对称缸的非线性模型,运用反馈线性化理论对该模型进行局部线性化,针对线性化后的模型设计滑模控制器,最后通过线性逆变换得到原非线性系统的控制算法。为了验证算法的有效性进行了仿真分析,仿真结果表明:该控制算法有效地减小了位置跟踪误差,提高了系统的鲁棒性,改善了位置跟踪的品质。     

基于模糊时变滑模的永磁同步电机调速系统设计

针对永磁同步电机突然加入负载时存在的转速波动和不稳定问题,提出一种基于积分时变滑模面和新型模糊增益趋近律的滑模调速方法。采用积分时变滑模面,在传统积分滑模面中加入一个时变项,借此提升系统的响应速度。改进传统的指数趋近律,加入非线性函数来削弱系统的抖振,同时根据不同的系统状态用模糊算法整定趋近律增益参数,着重于提升趋近速度和系统抗扰动能力。最后,使用李雅普诺夫稳定性判据证明了该控制系统的稳定性。在MATLAB/Simulink环境下将此控制策略与传统滑模控制策略进行对比,仿真结果表明：采用此控制方法的系统响应速度更快、抑制系统扰动和抖振的能力更强,具备更好的综合性能。     

非线性电液位置伺服系统的自学习滑模模糊控制

针对电液伺服系统存在参数变化、负载干扰等非线性因素，且难以建立精确的数学模型用于实时控制的特点，将一种自学习滑模模糊控制方法应用于电液伺服系统，并将滑模控制策略应用于模糊控制中，建立以滑模函数值为输入、伺服阀控制电压为输出、模糊规则只有11个的简单模糊控制器，通过在线学习调整模糊规则使系统状态快速滑向状态平衡点。该控制方法结合了滑模控制和自适应模糊控制，鲁棒性强、结构简单。仿真和实时控制结果表明：在电液位置伺服系统中取得良好的控制精度和稳定性。     

Sliding mode control for mobile welding robot

0IntroductionSliding mode control is an intelligence control methodto realize the linear and the nonlinear system. As an ap-proach for robust control, sliding mode control has beenapplied to the trajectory control of robot manipulators[1 -2],and is recently receiving increasing attention from resear-ches on control of nonholonomic systems with uncertain-ties. The advantages of using sliding mode control includefast response, good transient performance and robustnesswith regard to parameter var…     

基于滑模扰动观测器和积分滑模控制器的活塞加速度控制研究

针对活塞加速度精度低的问题,提出具有气动和液压技术优势的新型混合执行控制系统。通过分析电液-气动混合执行控制系统结构,建立电液-气动混合执行器的数学模型。在积分滑模控制器的基础上,结合具有干扰抑制和估算复合扰动能力的滑模扰动观测器,开发滑模扰动观测器-积分滑模控制器的综合控制器;采用MATLAB软件对电液-气动混合执行器进行仿真,并与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。结果表明：采用基于滑模扰动观测器-积分滑模控制器的电液-气动混合执行控制系统可明显提高对方波和正弦加速度信号的跟踪精度,方波响应超调量减少约54%,正弦响应误差减少约65%;该控制系统抗干扰性强,位置跟踪误差较小,可以有效地精确控制活塞加速度,具有较强的鲁棒性     

基于扩展观测器的永磁同步电机快速积分终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态性能，使用滑模控制的PMSM控制系统的非线性速度控制算法。提出一种新的快速积分终端滑模面(FITSMC),以提高传统积分终端滑模控制在速度误差远离平衡点时的跟踪误差收敛速度。针对高切换增益引起的大抖动现象，提出一种改进的抗干扰滑模速度控制器，该方法引入扩展状态观测器观测集中扰动，并在FITSMC中添加前馈补偿项。最后，通过仿真验证所提控制方法的有效性。结果表明：采用FITSMC替代传统的PI控制器，可以有效地降低动态速度跟踪误差。通过与传统方法进行比较，验证了所提方法(FITSMC+ESO)的优越性。