MZ—Ⅲ系列模件组装仪表讲座(九) 变参数调节组件

一、变参数调节功能在工业流程中,许多工艺设备的特性是随着负荷或其他参数而变化的,这就使得调节系统的参数整定发生困难。对一组整定参数(P、     

油气悬架在全液压底盘上的应用与建模

为克服传统的弹簧悬架系统线性特性的缺点,在全液压底盘上采用先进的油气悬架技术。油气悬架系统具有非线性的变刚度特性和变阻尼特性,有助于提高车辆的平顺性和稳定性。根据车辆工作要求,对悬架系统进行部分参数计算,为油气悬架的设计提供理论依据。根据双缸耦连物理模型,建立刚度特性和阻尼特性的非线性数学模型,为油气悬架的参数选择和优化奠定基础。合理地选择油气悬架系统的工作参数,将会进一步提高车辆的平顺性和稳定性。     

D-FSMC在快速跟踪望远镜直接驱动系统中的应用

随着望远镜尺寸越做越大,以直接驱动代替传统的齿轮传动已经成为必然趋势.应用于执行机构的无刷直流电机的跟踪特性会随着其参数、负载及输入信号的不同而变化,传统的PID控制不能很好地适应此电机系统,通过对快速跟踪望远镜直接驱动系统的合理建模,设计了一种模糊滑模变结构(D-FSMC)控制器.仿真结果表明,该方案不仅大大避免了传统滑模变结构系统中的振颤问题,同时提高了系统的精度和鲁棒性,极大地改善了系统性能.     

线性变参数振动系统的全局辨识

制造系统中存在大量振动特性随特定参数变化而变化的线性变参数振动系统。这类线性变参数振动系统的辨识目前主要通过局部辨识方法,为了准确辨识需要在不同调度变量下进行大量实验,往往效率很低。为了准确而高效地辨识线性变参数振动系统,提出一种全局辨识方法。对调度变量连续变化的线性变参数振动系统持续施加激励,将系统的振动微分方程进行时域离散,利用过完备字典函数库对离散模型进行表征,并利用稀疏回归进行求解,即可根据调度变量数据和系统的激励-响应数据一次辨识得到系统模型。以实际机床刀尖结构的模态参数数据,建立线性变参数振动系统代理模型进行验证。在单调度变量和多调度变量案例中,全局辨识得到的模态参数平均误差均在2.7%以下,充分显示了所提出全局辨识方法的有效性,也验证了线性变参数振动系统全局辨识的可行性。     

基于BP神经网络整定的PID控制在过热汽温系统中的应用

针对火电厂中具有大惯性和变参数等特性的过热汽温系统的特点,提出了一种基于BP神经网络的PID控制器设计方法.将神经网络所具有的自学习能力与PID控制器的鲁棒性相结合,实现了对非线性、大时滞系统模型的控制.仿真结果表明所给出的控制策略能较好地适应对象动态模型的大幅度变化,保持较优的鲁棒调节性能.     

基于凸轮机构的变刚度仿生柔性关节设计与分析

为满足足式机器人跑跳等动态运动对关节柔性及其变刚度特性的迫切要求,借鉴生物关节柔性特征与主被动刚度调节机理,创新地提出了一种基于凸轮机构的新型变刚度仿生柔性关节。基于关节刚度特性分析,构建了关节整体刚度模型,并针对影响关节刚度特性的各结构参数开展了系统优化设计,研制出了一款紧凑型高集成度关节样机。关节样机性能实验结果表明,基于凸轮机构的变刚度仿生柔性关节具备理想的关节输出力矩与刚度调节范围,可通过关节固有刚度特性与动态刚度特性的主被动融合控制,实现关节瞬时刚度的动态非线性精确调节,能够满足机器人动态运动对关节柔性与刚度的需求。     

数字PID控制及其参数整定

随着微型计算机的迅速发展和可靠性技术的不断提高，计算机参与工业控制不仅成为现实，而且日益广泛地深入到各个领域。计算机参与控制的形式多种多样，它取决于控制对象的物理过程和工艺要求，但任何一个闭环数字系统都必须遵循某种控制规律（控制算法）来运行，控制算法的选择直接影响到控制质量和产品质量。１调节方式的选择（１）ＰＩＤ调节对工业对象的静态特性和动态特性的研究表明：由于绝大多数系统中存在储能元件，使系统对外作用有一定的惯性。另外，在工业生产过程中的实时控制中，总是存在外界的干扰和系统中各种参数的变化，它…     

四足机器人液压驱动单元变刚度和变阻尼负载特性的模拟方法

基于机理建模方法建立了液压驱动单元位置控制系统数学模型,针对不同环境结构下负载刚度和负载阻尼的动态变化特性,把位置控制环作为控制器内环,推导了一种变刚度和变阻尼负载特性的模拟方法。建立了负载特性模拟方法的仿真模型,并在液压驱动单元性能测试平台上进行了模拟方法的实验测试,研究了斜坡阶跃负载力和正弦负载力下变刚度和变阻尼负载特性的模拟效果。研究结果表明：设计的模拟方法能够较好地模拟环境刚度参数变化、阻尼参数变化,以及刚度参数和阻尼参数同时变化时的负载特性。     

模糊控制理论在液压伺服控制系统中的应用(三)──液压系统应用实例

六、模糊控制方法在快时变液压们照系统中的应用为了使大功率系统在受到阶跃力矩负载扰动时，既能保持较高的效率，又能实现快速调节，本文提出了～种旁路节流式的液压泵马达速度同服系统，这种系统兼有泵控马达系统和例控马达系统的优点。但由于该系统具有决时变的特性，很难用数学解析表达式来描述其动态特性，因此对系统的控制方法提出了更高的要求。液压系统的模型在推导过程中，许多参数是根据经验选取的，且做了一些必要的简化，因此模型的精度较低。此外，系统的工作环境（如温度）和条件（如系统压力）的变化也会使模型参数随之而变…     

基于多系统联合仿真的变负荷工况下往复压缩机动态特性研究

针对往复压缩机在气量调节工况下因多系统耦合、多参数关联导致工作模型复杂,对压缩机动态特性分析难度大的问题,本文提出了针对气量调节系统与压缩机的多系统联合仿真的建模方法,首先建立独立的调节系统各模块工作模型,利用不同模型对接端口完成子系统模型之间的数据交互,融合压缩机工作模型构建了变负荷工况下往复压缩机工作特性分析模型,...     

基于压电摩擦阻尼的四参数隔振系统等效建模与频变阻尼特性分析

在轨卫星搭载的高精度有效载荷对环境微振动异常敏感,从而对隔振系统的振动衰减性能提出了更高的要求。传统两参数被动隔振系统提高隔振性能时,常采用添加定常阻尼进行能量耗散的方式,但存在低频共振峰抑制与高频快速衰减不能兼顾的固有矛盾问题。为了解决这一问题,一种能够实现阻尼特性基于频率变化的四参数隔振系统被提出,采用归一化方法建立其系统传递率与等效阻尼理论模型,并与两参数和三参数隔振系统进行对比分析。基于四参数系统的频变阻尼等效理论,设计一种基于压电陶瓷致动器产生摩擦阻尼的具象化四参数隔振系统,考虑非线性摩擦阻尼的融合问题,并分析中间等效质量参数对阻尼频变特性的影响规律,最后对其频变阻尼特性和隔振性能进行了仿真与实验验证。结果表明：时域上,四参数隔振系统对随机信号的隔振率达到91.1%;频域上,相较常值小阻尼系统,四参数隔振系统在低频共振处的峰值性能提升5.46dB,且高频段保持相近的快速衰减,表现出低频大阻尼、高频小阻尼的频变阻尼特性。仿真与实验结果均表明,系统能够解决被动隔振系统中存在的高低频隔振性能之间的矛盾问题。     

变转速变排量双控轴向柱塞泵脉动特性及噪声研究

基于对斜盘式轴向柱塞泵的理论分析,利用AMESim软件建立变排量柱塞泵模型。在同负载条件下,通过变转速和变排量调节对泵的压力脉动特性进行仿真测试及试验验证,得到仿真和试验曲线基本吻合,验证模型的准确性。并在此基础上根据试验及仿真数据,在相同负载和不同负载下,对采用转速、排量调节相组合情况下泵的压力脉动特性进行比较分析,结果表明随泵转速或排量变大,泵的压力脉动幅值均增大,在独立控制、同流量输出情况下,排量调节比转速调节脉动幅值大;在双控方式下,采用高转速、低排量方式压力脉动幅值最小,功率最大。进一步地,从噪声角度对泵特性进行分析,结果表明在转速、排量独立调节情况下,系统噪声的变化趋势与压力脉动一致;在同负载同流量、变转速和变排量相组合的液压系统中,系统噪声变化与压力脉动变化趋势恰好相反。在同负载同流量下对试验和仿真数据进行对比分析,仿真模型中高转速与低排量组合的压力脉动小,试验曲线中低转速与大排量组合电动机输入功率小,系统噪声低。通过以上分析研究,为变转速和变排量双控理论研究和工程应用提供了技术支撑。     

陀螺仪滚动轴承-转子系统非线性动力特性分析

为研究陀螺仪滚动轴承-转子系统的非线性动力特性,建立了考虑非线性轴承力、变柔度等因素的滚动轴承-转子系统动力学方程,并用Runge-Kutta算法求解系统在不同参数下的分岔图、Poincaré图、频谱图、相图和轴心轨迹,依据系统的最大Lyapunov指数验证系统的非线性特性,结果表明:随着转子系统结构和工作参数的变化,系统响应中表现出丰富的周期和非周期(拟周期或混沌)振动,并且存在倍周期分岔的现象;选择合理的参数可有效提高系统的稳定性。     

滑模变结构控制用于位置伺服系统的仿真研究

本文将一般位置伺服系统的机械、电气特性统一起来进行了综合研究。针对具体的数控机床进给系统,运用变结构控制理论为位置控制设计了几种简单的滑模控制方案,并分析和比较了这儿种方案的特性。系统仿真结果表明:这些变结构控制方案的算法简单、易于微机实现,并且适应性较强。若根据实际数控机床的要求,将这些方案用于进给伺服系统的位置控制中,将能提高系统的动、静态特性,定位精度以及对参数和外干扰变化的不灵敏性。     

参与电网调频的风电机组线性变参数变桨控制策略

风电机组在进行调频工作的时候,风电机组变桨动作的风速范围将会随着输出功率的变化而发生变化,而在调频的时候,输出功率是经常需要进行调整的,另外,因为风况可以直接影响桨距角调节气动功率的灵敏度,这样就会导致风电机组在进行调频时发生振荡现象,为了解决这一问题,我们需要提出一种线性变参数系统作为原则的风电机组变桨控制方法。     

模糊自适应控制器在转塔伺服系统中的仿真及应用

针对传统PID控制中存在的动态品质和稳态精度的矛盾,对转塔伺服控制系统提出了一种参数模糊自调整的PID控制算法,利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改,当被控对象特性变化或者存在扰动的情况下控制系统能够快速地跟踪目标,又没有太大超调.     

基于变结构模糊控制器的钢轨闪光焊电源的设计

针对钢轨焊接的电压控制要求,研制了钢轨闪光焊稳压调压电源系统。提出了变结构的模糊控制算法,设计了以大功率晶闸管为核心的调压主电路,通过对晶闸管控制角的变结构模糊控制,实现了对电网电压的稳压处理和焊接工艺要求的电压自动调节功能,提高了焊接质量。为生产过程工艺参数调节提供了一种新思路。     

蒸汽控制阀的研究和应用

介绍了蒸汽控制阀压力-温度控制原理及采用多级节流降压的基本原则和技术理论,分析了蒸汽压力控制阀和蒸汽温度控制阀结构特点、使用性能及技术要求,研究了减温系统给水调节阀和喷嘴结构及喷射特性,提出了高压差变流量的调节控制方案,给出了蒸汽控制阀减振降噪的试验效果和工况应用参数。     

列车齿轮速度传感器性能及故障诊断检测技术

根据国内列车普遍使用的测量列车运行速度的齿轮传感器的工作特性要求,利用ARM单片机设计了一种列车速度传感器性能测试系统,用于检测齿轮传感器的各项性能参数;由于速度传感器电路器件的失效或劣化,会引起传感器特性的变化,研究了一种主动变激励电源参数的故障诊断方法,用于对传感器隐性故障的诊断。结果表明,该检测系统可以满足列车速度传感器性能参数测试的要求,并可以对三极管失效等故障进行定位。     

滚动轴承-转子系统动力学特性分析

在滚动轴承动力学和转子动力学基础上,建立滚动轴承-转子系统非线性动力学分析模型,采用New-mark-β积分法和Newton-Raphson迭代法对轴承-转子系统非线性动力学微分方程进行求解,对轴承结构参数和工况参数与轴承-转子系统动力学特性关系进行分析,分析结果表明:系统中转子的转动频率始终存在,支承轴承的变刚度频率随着轴承结构参数和系统工况参数的不同而出现或消失;支承轴承内、外沟曲率半径系数的变化不改变系统中已存在的振动频率成分;系统的非线性特性随轴承钢球个数、预紧力的增加而减弱,随径向载荷的增大而增强;存在一个最佳转速区间,在此区间内,系统的非线性特性较弱。