基于速度前馈和内模控制的力加载系统多余力抑制控制

为解决外界干扰引起的力加载系统存在多余力的问题,提出一种基于速度前馈补偿和内模控制的多余力补偿控制策略。建立力加载系统的动力学模型,推导验证速度前馈和内模控制的有效性,利用递推增广最小二乘法(Recursive Extended Least Square,RELS)及零相差跟踪技术(Zero Phase Error Tracking,ZPET)设计出系统逆模型并得到相应的多余力补偿控制器。最后,利用AMEsim建立存在外界干扰的力加载系统的仿真模型进行仿真验证。仿真结果表明,引入多余力补偿抑制控制策略的系统性能得到了较大改善,提高了力加载信号的跟踪精度。     

基于前馈解耦的振动与加载电液混合试验系统力加载跟踪控制研究

针对振动与加载电液混合试验系统力加载跟踪过程中的多余力抑制问题,分析了振动与加载电液混合系统的组成及工作原理,建立了混合系统的动力学模型,并对动力学模型的准确性进行了验证。在此基础上,分析了混合系统加载多余力的产生机理,提出了振动与加载电液混合系统力加载前馈解耦控制算法。搭建了振动与加载电液混合试验台及嵌入式控制系统,利用振动与加载电液混合试验台进行了力加载控制策略的试验研究。结果证明,与传统PI控制器相比,提出的力加载前馈解耦控制算法可以更有效地抑制系统多余力,提高力加载的跟踪精度。     

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。     

电液力伺服系统自适应抗扰控制研究

考虑到电液伺服系统中存有各种非线性因素、不确定干扰以及参数时变,为了提高干扰下电液力伺服系统的控制精度,以电液伺服振动实验台作为控制对象,构建其非线性模型,同时使用参数自适应率对不定参数进行补偿,并在反演控制器中引入滑模控制以降低系统的干扰敏感性,利用Lyapunov理论保证闭环系统的全局稳定。对设计的控制器进行实验,模拟在有未知外部位置干扰下的力控制,提升系统的稳定性。实验结果证明,此控制方法能够有效地提升电液力伺服系统的抗干扰跟踪性能。     

基于死区补偿的电液位置伺服系统自抗扰控制

针对电液位置伺服控制系统的比例阀死区、参数不确定及外部未知扰动等问题,设计了由自抗扰控制器与死区逆补偿构成的串联控制器。首先基于实验辨识构造死区逆模型对死区进行预补偿,然后根据系统特性设计了一阶自抗扰控制器,构造改进的扩张状态观测器对“总扰动”进行实时估计,并通过非线性控制律给予主动补偿。联合仿真与试验结果表明,所提出的串联控制器有效地补偿了比例阀死区,提高了系统动态性能和位置跟踪精度。     

基于模型控制的液压机械臂高精度轨迹跟踪

液压机械臂具有高度非线动力学特性,末端轨迹跟踪误差大。为此,提出一种辨识动力学参数的基于模型的控制算法(Model-basedcontrol,MBC)。该控制算法由外环的液压缸位置反馈控制器、内环的力控制器以及前馈流量补偿控制器三部分输出叠加组成。力控制器充分考虑液压机械臂动力学模型,动态补偿惯性力、重力和摩擦力等干扰力对控制精度的影响;位置控制器用以消除液压执行器造成的力偏差;前馈流量补偿器根据液压执行器动力学模型计算流量补偿量,提高系统响应与精度。针对动力学模型中存在的参数不准确问题,采用了最小二乘参数辨识的方法,在激励轨迹下获取液压机械臂动力学参数精确值。试验结果表明,所提出的辨识动力学参数的MBC控制算法相比3D模型参数的MBC控制在自由空间运动位置跟踪精度提升了39.24%,相比与传统PID控制提升了93%,显著提高了轨迹跟踪精度。     

被动加载的内部反馈控制方法

提出电液加载的内部变量反馈控制方法。通过对可测量的内部变量反馈，补偿了活塞运动时流量的变化，使加载系统的跟踪没有滞后。反馈以后，改变了系统传递函数和动态性能，并将舵机运动干扰输出等效为一个较小的量。原理分析证明，采用类似于PID形式的内部反馈，可消除舵机运动的速度和加速度干扰。仿真结果表明，内部反馈在主从电液跟踪加载控制中能减小多余力的影响，系统特性的改善优于传统的前馈方法。     

液驱多维力加载系统的CMAC-PID复合控制

液驱并联机构多维力加载系统是多维力加载环境模拟的重要设备,然而在多维力加载过程中存在强耦合力导致动态响应差的问题。为此提出一种新型CMAC-PID复合控制方法,用于抑制耦合力,提高力加载动态跟踪性能。通过构建多维力加载系统动力学模型与液压动力元件模型,分析研究耦合力产生机理。利用小脑模型神经网络控制器具有较强的自适应性,能够实现快速学习非线性函数等优点,将多维力加载时产生的耦合力视为干扰,引入CMAC-PID复合控制器不仅补偿了耦合力干扰,并且显著提高多维力加载跟随性能。实验结果表明,在CMAC-PID复合控制器作用下,多维力跟踪曲线幅值衰减最小降低84.9%,相位滞后最小降低35.1%,耦合力降低66.6%。验证了CMAC-PID复合控制器在降低各通道间耦合力,提高多维力加载控制精度的有效性。     

电液伺服系统的模糊神经网络并行自学习鲁棒控制

基于模糊神经网络结构，提出了一种复合式控制方案，解决了传统自适应控制中模型的在线辨识和控制器的在线设计问题。达到了对不确定非线性系统的高精度输出跟踪；通过引入运行监控器，解决了模糊神经网络实时性差的问题；同时，利用一个鲁棒反馈控制器，来保证模糊神经网络学习初期闭环系统的稳定性。应用到电液力伺服加载系统中，获得满意控制效果。     

飞控铁鸟台电液伺服加载系统的设计分析

该文通过飞控铁鸟台电液伺服加载系统的设计应用,分析论述了提高电液伺服加载系统力控制跟踪精度,有效抑制多余力所采取的控制补偿措施,并经过数字仿真和试验调试验证取得了较满意的系统动态性能和加载效果。     

Real-time tracking control of electro-hydraulic force servo systems using offline feedback control and adaptive control

This paper focuses on an application of an electro-hydraulic force tracking controller combined with an offline designed feedback controller (ODFC) and an online adaptive compensator in order to improve force tracking performance of an electro-hydraulic force servo system (EHFS). A proportional-integral controller has been employed and a parameter-based force closed-loop transfer function of the EHFS is identified by a continuous system identification algorithm. By taking the identified system model as a nominal plant model, an H_∞ offline design method is employed to establish an optimized feedback controller with consideration of the performance, control efforts, and robustness of the EHFS. In order to overcome the disadvantage of the offline designed controller and cope with the varying dynamics of the EHFS, an online adaptive compensator with a normalized least-mean-square algorithm is cascaded to the force closed-loop system of the EHFS compensated by the ODFC. Some comparative experiments are carried out on a real-time EHFS using an xPC rapid prototype technology, and the proposed controller yields a better force tracking performance improvement.     

基于被动力反馈的遥操作电液控制系统

针对遥操作机器人现有的力反馈冲击、反馈力震荡等问题,提出了一种新型的遥操作电液控制系统。主操作端选用电液比例控制系统以实现力反馈效果,从动端选用电液伺服控制系统以实现位移跟踪效果,并建立了电液控制系统的数学模型,选用算法简单、跟踪性能较好的力反射型控制策略,对整个系统进行了Matlab/Simulink仿真,结果表明,新型遥操作电液控制系统具有较好的位移跟踪及力反馈效果。     

变刚度电液力加载系统性能研究

针对海洋船舶拖曳系统半实物仿真的需要,设计了以钢丝绳为力传递介质的电液力加载系统。建立了力加载系统的数学模型,通过试验得出了钢丝绳刚度与加载力的对应关系式;分析了钢丝绳刚度对系统性能、控制器设计的影响,得出钢丝绳刚度减小会导致力加载系统频宽减小、滞后增大的结论。基于此设计了变增益前馈补偿控制器。试验结果表明,该方法提高了系统加载力跟踪精度。     

基于先进补偿控制的起落架支柱加载系统设计

介绍了起落架支柱加载系统的工作原理,描述了电液伺服加载系统工作特点,对加载过程中产生的多余力进行了分析与分类。针对多种形态的多余力,提出了复合补偿控制方法,即速度补偿控制和端端补偿控制,并将补偿控制方法应用于加载控制系统控制律中,对采用复合补偿控制方法的前后进行了试验数据对比。试验结果表明,采用复合补偿控制方法能明显消减起落架收放过程中（特别是起动和到位时）产生的多余力,大幅提高了对气动力载荷的跟踪精度,取得了良好的工程应用效果,具有很好的推广应用价值。     

电液伺服加载系统四连杆机构控制器设计

该文针对飞机起落架电液伺服加载过程中非线性传动机构的动态特性进行分析。确认在动态加载过程中因四连杆机构的非线性特性造成的系统动态跟踪效果不佳的具体原因,基于逆系统的思路找到了一种非线性数学模型与PID控制器结合的控制方法。采用模型预测的方法对系统进行误差补偿。使用简化了的电液伺服作动系统数学模型与该控制方法进行MATLAB/simulink仿真。使用此方法大大提高了起落架加载系统的动态跟踪性能。     

被动式电液伺服加载系统复合控制方法研究

研究了基于新型补偿结构和非线性PID控制器的被动式电液伺服加载复合控制方法.提出了将加载马达输出轴角位移作为输入信号的多余力矩前馈补偿方案,在有效抑制多余力矩的同时降低了系统阶次.研究了一种带调节因子的非线性PID控制器,克服了常规PID控制器难以解决的快速性与稳定性之间的矛盾.仿真与试验结果证明,该复合控制策略具有较高的载荷谱跟踪精度.     

基于反馈与前馈的二自由度电液振动台复合控制

为提高电液位置伺服系统控制精度,以电液振动台为控制对象,针对电液伺服系统液压固有频率较低、阻尼比较小等特点,提出一种三状态反馈控制与前馈逆模型控制相结合的二自由度复合控制策略。利用加速度反馈和速度反馈分别提高位置闭环系统的液压动力机构的阻尼比和液压固有频率,以保证系统在稳定条件下拓展系统工作频率范围;前馈逆模型控制能够改善实验系统的动态响应特性,进一步拓展系统频宽,提高电液振动台波形复现精度。实验结果验证了提出的二自由度控制策略的有效性。