压电作动器的动态迟滞建模与H∞鲁棒控制

压电作动器具有率相关动态迟滞非线性特性,给传统建模和控制技术提出了挑战.本文针对压电作动器,提出了一种基于Bouc-Wen的Hammerstein率相关迟滞非线性模型,其中Bouc-Wen模型和线性动态模块分别用于描述系统的静态迟滞非线性特性和率相关特性.同时,构造了一个基于Bouc-Wen模型的迟滞补偿器,将迟滞补偿器与被控对象串联使系统线性化;并建立了不确定性系统模型,提出了一种H∞鲁棒跟踪控制方案,可以实现给定频率范围内单频率和复合频率参考信号的良好跟踪.实验结果表明,所建动态模型具有良好的泛化能力,跟踪控制相对误差小于8%,证明了所提出方法的有效性.     

压电陶瓷作动器非对称迟滞建模与内模控制

压电陶瓷作动器被广泛应用于精密定位和控制中,但其本身存在的非对称迟滞非线性特性,严重影响了系统的定位和控制精度。针对这一问题,提出了一种基于广义Bouc-Wen模型的非对称迟滞建模方法,并利用差分进化算法辨识模型参数;基于所建的广义Bouc-Wen模型构建了其具有解析形式的迟滞逆模型,并设计了内模控制方案实现对压电陶瓷作动器的精密跟踪控制;最后在压电陶瓷作动器实验平台,对所提出的建模和控制方案进行了实验验证。对压电陶瓷作动器的建模结果表明,系统建模误差均小于0.051 0,比经典Bouc-Wen模型的建模误差降低约21%～46%;对100 Hz内幅值为20μm的期望位移信号的控制实验结果表明,所提出的控制方法具有良好的实时跟踪性能和跟踪控制精度。对100 Hz期望信号的跟踪控制均方根误差为0.491 6μm,相对误差为0.040 2μm,可以很好地满足实际工程需要。     

神经网络滑模变结构控制研究综述

综述了近年来将人工神经网络控制和滑模变结构控制相结合的研究工作．从神经网络在滑模变结构控制中不同的应用方式出发，论述了神经网络在提高和改善滑模变结构系统性能方面的理论和方法，分析了它们各自的特点与相互之间的联系．最后展望了该领域未来的研究方向．     

基于PSpice的Buck变换器仿真教学研究

作为一种基本的DC/DC降压式变换电路,Buck变换器被广泛应用于电机的无级变速与控制。本文基于PSpice软件,对Buck变换器进行参数仿真、对其功耗分析和吸收电路设计方面进行电路仿真。形象化的教学,可以直观观察分析Buck变换器元器件参数的选取对电路性能的影响,为实际Buck变换器设计与研发提供可靠依据。     

基于PIO-RBF神经网络斜轧穿孔机调整参数预测

针对无缝钢管二辊斜轧穿孔生产工艺中轧机调整参数对钢管质量影响较大，但其设定值精度不高的问题，提出了基于鸽群算法改进RBF神经网络斜轧穿孔机调整参数预测模型。首先，综合分析了传统的二辊斜轧穿孔调整参数数学模型并确定了主要特征参数，其次，建立了两辊斜轧穿孔时轧机参数(轧辊间距、导板间距和顶头前伸量)的RBF神经网络预测模型，并提出鸽群算法优化RBF神经网络的中心、方差(宽度)和隐层与输出层之间的连接权值。针对某厂采集的304L管的生产数据，对提出的预测模型进行了训练和验证。通过与基于聚类分析的RBF神经网络模型对比，将经PIO-RBF神经网络模型预测得到的轧机调整参数(轧辊间距、导板间距和顶头前伸量)数据与实际数据比较，其相对误差均可控制在9%以内。结果表明，由PIO-RBF神经网络建立的预测模型对轧辊间距、导板间距及顶头前伸量具有较高的预测精度且适用性强。     

基于H like模型的压电陶瓷作动器内模控制

针对压电陶瓷作动器的率相关特性降低应用端控制精度的问题,该文研究了基于Hammerstein like模型的内模控制策略。其中非线性部分由最小二乘支持向量机模型表示,动态线性部分由自回归历遍模型表示。在此基础上构建了系统逆模型,设计了内模控制器以实现对压电陶瓷作动器的跟踪控制,最后通过实验平台进行了验证。实验结果表明,实时跟踪100 Hz内的期望信号相对误差均小于10%,证明了所设计内模控制方案的有效性。     

压电陶瓷作动器的率相关迟滞建模与内模控制

针对压电陶瓷作动器的率相关迟滞特性,建立了基于广义Bouc-Wen模型的Hammerstein率相关迟滞非线性模型,分别以广义Bouc-Wen模型和自回归历遍模型来代表Hammerstein模型中的静态非线性部分和线性动态部分,并辨识模型参数。在此基础上,得到Hammerstein模型的逆模型,通过构造其正、逆模型设计了内模控制方案,最后在试验平台上对控制方案进行了验证。实验结果表明,对100Hz以内期望信号的跟踪控制相对误差均小于9%,证明了所提出的模型和内模控制策略的有效性。     

基于改进SMO的PMSM无传感器控制

由于传统滑模观测器（SMO）中控制函数采用具有不连续性的符号函数（sign）,导致SMO采集到永磁同步电机（PMSM）的反电动势存在严重的高频抖振,进而使得转子位置估计值与转子位置实际值存在较大的偏差。为了提高PMSM无传感器控制精度,提出了一种基于新型控制函数的改进SMO,采用具有连续性的控制函数■（s）作为SMO的控制函数,利用锁相环（PLL）提取转子位置信息,以减小系统抖振,提高转子位置估计精度。同时,根据李雅普诺夫稳定性判据（Lyapunov）对系统的稳定性进行了验证。最后,基于Matlab/Simulink软件的仿真结果表明,提出的改进SMO有效降低了PMSM反电动势的抖振,提高了PMSM无传感控制系统的控制精度。     

压电陶瓷作动器的改进Duhem迟滞建模

针对压电陶瓷作动器自身存在的迟滞特性,且在高频信号下迟滞现象更严重的问题,该文提出了一种基于单输入单输出关系建立的改进Duhem模型。根据实验测得压电陶瓷作动器输入输出数据,采用差分进化算法辨识得到作动器的参数化模型,并通过与经典Duhem模型进行对比,验证了该模型的有效性。实验结果表明,与经典Duhem模型相比,改进Duhem模型在输入频率为1 Hz、20 Hz、60 Hz和100 Hz时,相对误差下降了0.012 1~0.031 5,均方根误差下降了0.377 7~1.224 8 μm,证明了该文所提出模型的有效性。     

一类不确定中立时变时滞系统的自适应全局滑模控制

针对一类含有时变状态时滞和中立时滞的不确定性系统,提出一种新型滑模变结构控制方法.首先,基于全程滑模的思想,设计带有中立时滞项的积分型滑模面以消除趋近模态;然后,充分利用时滞下界的信息选取Lyapunov函数,采用线性矩阵不等式(linear matrix inequality-LMI)方法给出并证明滑动模态稳定的充分条件,降低时滞保守性;再次,与自适应结合设计滑模控制器,采用饱和函数代替符号函数,削弱系统抖振;最后,针对数值算例进行仿真研究,结果表明所提出的控制方法有效可行.