磁悬浮永磁直线电动机悬浮系统H_∞鲁棒控制器的设计

为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组可以实现推力与悬浮力的解耦,进而可以对电动机的悬浮子系统进行独立控制。针对悬浮子系统为非线性被控对象,以及存在不确定性未知扰动的特性,对悬浮系统数学模型进行输入输出解耦线性化,通过设计H∞鲁棒控制器来满足悬浮系统控制高精度,高鲁棒性的要求。仿真结果表明,该控制器能起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性。     

磁悬浮永磁直线电机伺服系统H∞鲁棒控制的研究

磁悬浮永磁直线电动机具有直接驱动与磁悬浮的特点,它能消除传动链所带来的不良影响以及动子与静止导轨之间的摩擦,提高系统的快速反应能力和精度.针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于黎卡提不等式(Riccati)方法设计进给系统的H∞鲁棒控制器.首先,采用矢量控制方法中的id=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.其次,在建立系统状态空间模型的基础上,将此系统归结为标准的H∞控制问题,通过求Riccati不等式的对称正定解,进而得到磁悬浮永磁直线电动机系统的状态反馈H∞控制器.最后,在MATLAB环境下搭建系统的仿真模型,对控制系统进行仿真研究,结果表明所设计的H∞控制器满足对不确定性扰动抑制的要求.     

数控机床直线伺服系统混合LQ-H∞控制器设计

文章基于永磁直线同步电机系统提出了一种将线性二次型最优控制同H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略,文中的控制器由两部分组成,H∞鲁棒反馈控制器和线性二次型最优控制器,前者作为抗扰调节器,后者作为跟随调节器。这种控制策略的优点在于,它既能利用H∞控制方法保证系统的鲁棒性能,克服系统中存在的模型不确定性与外部干扰对系统性能的影响,又能够利用线性二次型最优控制器的线性反馈控制策略保证系统的跟踪性能。仿真结果表明,该方案在保证对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性的同时,又改善了伺服系统跟踪的快速性、精确性。     

数控机床直线伺服系统二自由度鲁棒控制的研究

对数控机床直线伺服系统提出二自由度鲁棒控制.首先,建立了基于模型匹配二自由度系统的状态空间模型,并将速度控制器设计归结为标准的H∞控制问题;其次,用线性矩阵不等式法得到输出反馈次优H∞控制器;最后,通过求解凸优化问题得到H∞最优控制器,以保证系统的鲁棒性.仿真结果表明,用该方法设计的数控机床直线伺服系统能够很好的抑制扰动和跟踪给定.     

直接驱动数控转台的QFT-H∞控制

直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统的参数不确定性和负载扰动严重影响系统的伺服性能，文章采用定量反馈理论（QFT）与H∞控制理论相结合的方法设计了一个速度控制器。QFT能够实现具有大范围不确定性系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能设计要求，但需要在Nichols图上进行回路整形．作图过程十分繁琐。基于QFT，利用H∞控制理论设计控制器可省去作图过程，大大简化了设计过程。仿真结果及分析表明，所设计的QFT—H∞速度控制器使伺服系统对参数不确定性和负载扰动具有较强的抗干扰性能。     

基于GA的直线伺服系统H∞优化控制的研究

针对永磁直线伺服系统存在的不确定性扰动,提出基于遗传算法(GA)的H∞混合灵敏度控制方法.根据永磁直线伺服系统的数学模型,对电流环采用PI控制,用根轨迹法来确定控制器的参数;以参考输入和扰动作为系统的输入向量,考虑系统对参考输入的跟踪和对扰动输入的抑制,将速度控制器设计归结为H∞混合灵敏度问题;在选择多个加权函数时,以性能指标作为相应的适应度函数,采用遗传算法选取加权函数,设计伺服系统的H∞优化控制器.对系统进行计算机仿真.仿真结果表明,用该方法设计的系统,其抑制扰动和跟踪给定信号的性能得到改善,满足高性能数控机床永磁直线伺服系统控制的要求.     

数控机床直线伺服系统IP控制器设计的新方法

对数控机床直线伺服系统IP控制器提出用鲁棒控制理论进行设计的新方法.在建立系统状态空间模型的基础上,将直线伺服系统的IP控制器设计问题归结为标准的H∞控制问题,通过求Riccati不等式的对称正定解得到H∞控制器;而H∞控制器的解析表达式即包含了IP控制器.仿真结果表明,用该方法设计的控制系统具有良好的抑制扰动和跟踪给定的效果,满足数控机床对高性能直线伺服系统控制的要求.     

基于H∞反馈的直接驱动XY平台切向轮廓控制设计

为了提高XY平台的轮廓加工精度,在分析系统轮廓误差的基础上,提出将H∞速度反馈控制器和切向-轮廓控制器(TCC)相结合的控制策略.在速度环内采用H∞鲁棒控制理论设计反馈控制器,在具有模型摄动及外部干扰的情况下,保证了闭环系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,TCC使得XY平台之间的耦合作用消除,且轮廓控制器设计变得更加直接和简单.单轴系统采用IP(积分-比例)控制与速度前馈控制相结合的复合控制器.仿真结果表明所设计控制系统在保证具有较好的跟踪性能、鲁棒性能的同时轮廓精度大大提高.     

基于鲁棒线性逼近的电液伺服系统精确位置控制研究

通过对非线性时不变系统进行分析,提出了一种鲁棒线性逼近的电液伺服系统精确位置控制方法。基于电液伺服控制系统的模型,得到了其非线性动力学方程。在此基础上设计了鲁棒H∞方法,并引入图解法和整体凸映射方法求解控制器的模型,用于电液伺服系统的位置控制;通过分析非线性时不变系统,找出线性化误差出现的起因;在泰勒级数展开式的基础上,对减小线性化误差的方法进行了研究;联合图解法以及整体凸映射方法,从构造多面体和构造网格的角度出发,研究线性化不确定度问题,用于减小线性化误差。实验结果表明:所提方法对位置控制的性能较好,超调量较小、调节速度较快、准确度较高。     

阀控非对称缸位置伺服系统鲁棒控制策略研究

针对阀控非对称缸位置伺服系统的非线性和不确定因素,采用实验的方法建立了等效的线性不确定模型,并在理论线性化模型的基础上确定了抗负载干扰指标,设计了定量反馈(QFT)鲁棒控制器.在发现相位误差较大的情况下,采用零相差跟踪控制器代替前置滤波器.实验结果证明使用零相差跟踪控制器能够获得更高的曲线跟踪精度.     

一种鲁棒非线性伺服控制器的参数化设计及应用

针对带有未知常值扰动和输入饱和限幅的典型二阶伺服系统,提出一种鲁棒非线性控制的参数化设计方案.控制律中包含线性反馈、非线性反馈和扰动补偿三部分,分别实现快速响应、抑制超调和消除稳态误差的功能,采用扩展观测器对系统的不可量测状态和未知扰动进行估计.把设计的控制律应用于一个永磁直线电机的速度伺服控制,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真研究,结果表明所提出的控制方案能对定点目标进行快速平稳和准确的跟踪,且对负载扰动和系统参数差异具有较好的性能鲁棒性.     

直线伺服系统鲁棒LMI状态反馈控制器设计

由于交流永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统中负载扰动及参数的变化对系统性能影响较大,所以对系统采用了鲁棒控制策略。对电流环设计了一般的PI电流控制器,而对速度环设计了H∞速度控制器,并对其使用了LMI方法进行求解。仿真研究结果表明,所设计的H∞控制器对交流永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统具有良好的抗干扰能力和抑制模型不确定性的能力。     

基于MPC和DOB的直线伺服控制系统设计

数控机床用永磁直线同步电动机(PMLSM)在高速度高精度加工时存在的系统滞后、外部扰动、系统参数变化等不确定因素严重影响伺服系统的控制性能。为解决这一问题,提出将模型预测控制器(MPC)和扰动观测器(DOB)相结合的预测鲁棒控制系统。采用MPC作为前馈控制器,通过模型预测、滚动优化和反馈校正来提高系统的跟踪性能;采用DOB对外部负载等不确定性扰动进行观测和抑制,进而提高系统的鲁棒性,达到同时提高系统跟踪性能和鲁棒性的目的。仿真实验表明:所提出的控制方法是有效可行的,明显地提高系统的控制精度。     

电液位置伺服系统鲁棒反馈线性化控制

针对电液位置伺服系统存在强非线性和外界干扰不确定性的问题,提出将反馈线性化与滑模控制相结合的鲁棒反馈线性化控制策略。建立了电液位置伺服系统非线性模型,利用反馈线性化技术将其精确线性化,利用滑模控制来补偿其外界干扰不确定性,同时采用最优控制理论设计了切换函数,并引入模糊控制设计了自适应指数趋近律。以时变负载力扰动为例对系统性能进行了研究,仿真结果表明:该方法有效提高系统鲁棒性、加快响应速度和削弱了抖振。     

磁悬浮永磁直线电动机悬浮系统模糊 PID控制器的设计

为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组,可以实现推力与悬浮力的解耦,进而实现对电动机悬浮子系统的独立控制.针对悬浮子系统为非线性被控对象以及存在不确定性未知扰动的特性,设计模糊PID控制器,并将其应用到悬浮子系统位移环中,以满足悬浮系统控制高精度、高鲁棒性的要求.仿真结果表明:该控制器能起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性.     

磁悬浮永磁直线电动机自抗扰控制器设计

磁悬浮永磁直线电动机实现了直接驱动和无摩擦进给,有效提高伺服系统的反应速度和精度。针对电动机运行中受到系统外扰和内扰的问题,将自抗扰控制器引入磁悬浮永磁直线电动机。首先,建立电动机在d-q坐标下的数学模型,分析系统非线性强耦合的本质原因;其次,将速度,d,q轴电流作为系统状态量,设计三个一阶自抗扰控制器。将电流间存在的耦合项视为系统内部扰动,应用扩张状态观测器估计系统输出和受到的综合扰动,并在反馈中加以补偿,实现系统的反馈线性化;最后,建立采用自抗扰控制的系统仿真模型。仿真结果表明,采用自抗扰控制的磁悬浮永磁直线电动机伺服系统具有良好的动态性能,并且能有效抑制内外扰动,具有很强的鲁棒性。     

机床用直线伺服系统改进型ADRC设计

针对永磁直线电机伺服系统存在纹波推力扰动、负载扰动、摩擦力扰动和其他不确定性扰动,文章提出了一种双闭环改进型自抗扰控制器优化设计方法.针对永磁直线同步电机(PMLSM)系统,设计了速度环和位置环自抗扰控制器,并对一阶自抗扰控制器(ADRC)进行了优化,在保证控制器性能的前提下,省略掉ADRC模型中的非线性跟踪微分器(TD)环节,同时为有效降低模型复杂程度,减小算法计算量,采用线性比例调节代替非线性状态反馈控制律(NLSEF),实现了永磁直线同步电机的改进型双闭环自抗扰控制.仿真结果表明,该自抗扰控制器能够很好的解决强耦合和非线性问题,能够提高系统的响应速度,减小稳态误差且无超调,对负载扰动、电机参数变化具有良好的鲁棒性.     

数控机床直接驱动系统极点配置鲁棒控制器设计

对数控机床直接驱动系统提出极点配置鲁棒控制器设计.由于H∞控制主要用于抑制扰动,难以处理动态性能和闭环极点的定位问题,可通过使闭环极点分布在左半平面的合适区域来取得.在H∞设计中,通过引入闭环极点配置来调整系统的动态特性,从而达到改善系统性能的目的.仿真研究表明,设计的极点配置鲁棒控制器不但在抑制扰动方面能达到要求,并且把闭环极点配置到了指定的区域,较好地改善了系统的性能.     

直驱XY平台伺服系统的递归神经网络鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步电机驱动的XY平台存在的系统滞后、未建模动态、系统参数变化摩擦力以及外部负载扰动等不确定性因素对伺服系统性能的影响,提出一种递归神经网络控制方法,来控制XY平台伺服系统的运行状态,以达到鲁棒精密跟踪控制的目的。由于递归神经网络是一种动态的映射结构,对上述不确定性均能有效控制,它具有前馈和反馈两种的网络连接方式,同时递归神经元具有内部的反馈回路,不需外部的延时反馈,即可获得系统的动态响应。仿真实验结果表明,所设计的控制系统具有较强的鲁棒性能和快速跟踪性能,大大减小了系统的轮廓误差,提高了系统的定位精度。     

基于Q参数优化的环形力矩电机多目标混合H2/H∞控制

数控转台用永磁环形力矩电机回转伺服系统采用直接驱动方式后,对负载扰动和参数变化更为敏感,使系统的伺服性能大大降低.采用H2和H∞结合的多目标控制方法,在保证系统动态性能的基础上,可以提高系统的鲁棒性和抗扰性能,以解决快速性和鲁棒性之间的矛盾.为此,采用Q参数优化方法设计多目标混合H2/H∞速度控制器,利用连续系统与离散系统解的一致性,将连续问题转化为离散问题求解.仿真结果表明,与传统H∞速度控制相比,所提出的多目标混合H2/H∞速度控制使永磁环形力矩电机伺服系统对负载扰动及参数变化具有更强的鲁棒性和快速性.