阀控非对称缸非线性系统高精度位置跟踪鲁棒控制研究

针对阀控非对称缸电液位置伺服系统的非线性和不确定因素,采用试验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,并用设计的零相移低通滤波器来抑制零相差跟踪控制器的高频增益。试验结果证明:改进后的定量反馈控制能够获得更高的曲线跟踪精度。     

一种基于模糊边界层的转台伺服系统滑模控制器设计

针对飞行模拟转台位置伺服系统中存在的非线性摩擦环节,设计了一种补偿摩擦的模糊边界层滑模变结构控制器.在常规的准滑模变结构控制中引入模糊控制,利用模糊控制器来动态调整滑模边界层的厚度.通过MATLAB仿真,结果表明该控制器较好地协调了常规固定边界层滑模控制鲁棒性与平滑控制抖振之间的矛盾,有效地抑制了摩擦力矩的影响,保证了系统的快速性和鲁棒性,实现了高精度的位置跟踪.     

气压伺服系统高性能鲁棒控制器的设计

2自由度控制器越来越在伺服控制中显示其优越性。2自由度控制利用反馈控制来保证稳定性,利用前馈保证轨迹跟踪性能。首先辨识得到了气压系统的闭环传递函数。基于闭环系统辨识模型设计了零相位误差前馈控制器(ZPETC),ZPETC将闭环系统带宽拓宽为100 rad/s左右。系统的干扰抑制能力、鲁棒稳定性由控制器中反馈环节保证。设计了基于干扰观测器的内环反馈控制;外环反馈仍为位置反馈环节。与PID控制比较,整个控制器在试验中得到了良好的轨迹跟踪精度。     

Double Position Servo Synchronous Drive System Based on Cross-Coupling Integrated Feedforward Control for Broacher

Synchronization errors directly deteriorate the machining accuracy of metal parts and the existed method cannot keep high synchronization precision because of external disturbances. A new double position servo synchronous driving scheme based on semi-closed-loop crosscoupling integrated feedforward control is proposed. The scheme comprises a position error cross-coupling feedforward control and a load torque identification with feedforward control. A digital integrated simulation system for the dual servo synchronous drive system is established.Using a 20 t servo broacher, performance analysis of the scheme is conducted based on this simulation system and the simulation results show that systems with traditional parallel or single control have problems when the worktable works with an unbalanced load. However, the system with proposed scheme shows good synchronous performance and positional accuracy. Broaching tests are performed and the experimental results show that the maximum dual axis synchronization error of the system is only 8 μm during acceleration and deceleration processes and the error between the actual running position and the given position is almost zero. A double position servo synchronous driving scheme is presented based on crosscoupled integrated feedforward compensation control,which can improve the synchronization precision.     

通过直线伺服鲁棒跟踪控制方法提高轮廓加工精度

为了减小零件加工的轮廓误差,提出了一种采用直线伺服驱动的零相位跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器 (DOB)相结合的鲁棒跟踪控制策略。零相位误差跟踪控制器作为前馈跟踪控制器,提高了快速性,使系统实现准确跟踪;基于干扰观测器的鲁棒反馈控制器补偿了外部扰动、未建模动态、系统参数变化和机械非线性等不确定因素,并根据预测到的干扰信息对各轴进行补偿以消除干扰对系统的影响,从而保证了系统的强鲁棒性能。仿真结果表明所提出的控制方案是有效的,既能实现完好跟踪,又有较强的鲁棒性能,从而提高了轮廓加工精度。     

基于参数优化的连铸结晶器振动位移系统 复合控制研究

本文以伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移控制系统为研究对象,针对系统工艺控制中要求伺服电机转速单方向、变 角速度转动,同时考虑系统控制器参数的选取大多依靠经验等问题,提出了一种基于前馈控制与参数优化的 PID 反馈控制相结 合的复合跟踪控制策略。 首先,根据伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统特性,建立了伺服电机输出转速与振动位移之间 的近似数学模型。 其次,针对伺服电机单方向转动工艺约束条件,确定结晶器振动位移系统以转速补偿作为前馈控制器,保证 系统控制器输出大于零. 再次,针对振动位移系统控制器参数大多依靠经验选取的问题,提出采用一种改进的飞蛾火焰优化算 法优化 PID 控制器参数的策略,以实现结晶器振动位移高精度跟踪控制。 最后,通过仿真与实验验证所提方法的有效性,实验 结果表明:优化后的振动位移调整时间缩短了 0. 3 s,振动位移跟踪相对误差减小了 1. 8% 。     

An application of sliding horizon control to an electro-hydraulic automotive seat simulator

The paper demonstrates the tracking performance of a sliding horizon feedback/feedforward preview optimal control when applied to a hydraulic motion simulator which has been built to provide a means of replicating the actual ride dynamics of an automobile seat/human system. The design was developed by solving an ordinary differential equation problem instead of a Ricatti equation. Simulation results indicate that the proposed technique has good performance improvement in phase tracking when compared to the classical design methods. It is also found that the controller can be adjusted more easily for robustness due to more turning parameters.     

一种双轴直驱平台新型同步渐近跟踪控制设计

针对双轴直驱平台伺服系统中存在同步进给的问题,提出一种交叉耦合迭代学习控制器与自适应加加速度控制器相结合的新型同步控制方法。首先,构建同步误差,利用交叉耦合控制器解决双轴的耦合问题;设计自适应PD型学习律减小同步误差,实现双轴协调同步。采用模型前馈控制补偿系统的参数不确定性,提高系统的响应速度。自适应加加速度控制器抑制系统中外部扰动、摩擦力等不确定性因素,实现系统的渐近跟踪控制。加加速度积分后形成反馈控制律,保证了控制信号的稳定性和连续性。设计自适应更新律,使鲁棒增益实现指数收敛并削弱测量噪声对系统的影响,增强系统的鲁棒性。系统实验结果表明,该方法能够明显地提高系统的同步性能,改善双轴直驱平台伺服系统的控制精度。     

电液伺服闭式泵控系统位置前馈补偿控制研究

以电液伺服闭式泵控系统为研究对象,提高其位置控制精度及响应速度为目标,提出电液伺服闭式泵控系统位置前馈补偿控制算法。首先,对电液伺服闭式泵控系统数学模型进行推导,得出位置控制系统传递函数;其次,推导位置控制前馈补偿控制器,该控制器可依据系统运动轨迹变化实时补偿定量泵转速,实现系统高精度位置输出;最后,在电液伺服闭式泵控实验平台上,对系统的位置控制性能进行试验研究并给出定量分析。实验结果表明：前馈补偿控制器可大幅提高系统位置控制性能。研究成果将为电液伺服闭式泵控系统高精度位置控制奠定基础,对泵控技术的工程推广具有积极的意义。     

基于极低频输入下脉冲跟踪伺服控制方法研究

在分析了数控伺服系统低速跟踪时产生低速不平滑的原因后,根据智能控制原理提出一种基于智能控制器的复合控制设计方法,仿真结果和实验结果证明了该方法具有优良的控制特性,满足极低频下伺服控制的要求。     

飞行模拟转台伺服系统滑模控制仿真

分析了飞行仿真转台伺服系统的数学模型和摩擦模型,给出了切换函数和滑模控制器的实现过程,软件仿真结果表明所设计的滑模控制器能达到较好的控制品质,有效的进行系统低速摩擦补偿.     

基于极低频输入下脉冲跟踪伺服控制方法研究

伺服控制系统在低速跟踪时 ,容易出现低速不平滑。文中提出了一种基于智能控制器的复合控制设计方法 ,仿真结果和实验结果证明了该方法具有优良的控制特性 ,满足极低频下伺服控制的要求。     

基于Turbo PMAC通用开关检测平台复合PID控制研究

阐述了Turbo PMAC开放式伺服控制结构及其复合PID控制器的工作原理,并将此控制器作为通用开关检测平台的控制系统.分析了控制器中反馈与前馈参数对系统稳态和动态性能的影响.最后通过对这些参数的整定,较好地补偿系统的跟随误差,从而提高系统的性能.     

2m望远镜主轴交流伺服控制系统设计

为了满足2m口径望远镜低速跟踪精度的要求,本文主要介绍了基于永磁同步力矩电机的望远镜交流伺服控制系统设计方法,首先,辨识出了系统结构的频率特性曲线;其次,根据系统的频率特性曲线设计了结构滤波器,以减小结构模态引起的谐振幅值;然后,根据系统的控制性能指标要求,设计了位置回路控制器和前馈控制器,以提高系统的位置跟踪性能;最后,在设计的硬件平台上进行了望远镜转台的低速控制实验。实验结果显示,当望远镜跟踪斜率为0.36″/s的位置斜坡曲线时,速度平稳性较好,位置跟踪误差RMS为0.006 1″,实现了极低速度跟踪的效果;在速度为5°/s,加速度为2°/s2条件下的正弦引导最大误差值为0.3″,稳态误差RMS值为0.066″。实验结果表明,2m口径望远镜交流伺服系统的设计满足了系统跟踪精度的要求,为大型望远镜交流伺服控制系统的设计提供了一定的参考。     

电液马达伺服系统积分鲁棒自适应高精度位置控制

电液马达伺服系统中存在各种类型的扰动,包括参数不确定性和不确定非线性,制约着其高精度位置控制。针对电液马达伺服系统高精度位置跟踪控制,考虑系统的黏性摩擦特性以及外干扰等建模不确定性,提出了一种基于鲁棒自适应的电液马达伺服系统高精度位置控制策略。所提出的全状态控制器通过自适应对模型不确定性进行估计及前馈补偿,提高了系统的低速伺服性能;通过自适应对未建模干扰等不确定性的上界进行估计并前馈补偿,提高了系统对外干扰的鲁棒性。所设计的闭环控制器还能保证系统获得渐近跟踪性能,对比仿真验证了其可行性。     

神经滑模控制在转台伺服系统应用

以直流电机为执行机构,分析了飞行仿真转台伺服系统的数学模型。滑模控制具有对系统扰动和参数摄动的自适应性,可实现伺服系统的快速响应,同时有效克服低速状态下摩擦力矩的影响。系统抖振问题是滑模控制的突出问题,利用径向基神经网络的非线性逼近能力,给出以切换函数为网络输入,以滑模控制器为网络输出,构建了神经滑模控制器,软件仿真结果表明所设计的滑模控制器能达到较好的控制品质,有效的克服系统抖振和外部扰动,实现系统低速摩擦补偿。     

基于零相位误差跟踪的直线伺服系统重复控制

永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统在跟踪周期性输入时,PMLSM的端部效应和摩擦力所造成的周期性推力波动影响系统的跟踪精度。同时,电动机本身所存在的响应滞后会造成输入与输出之间的相位差,影响系统的跟踪性能。为达到零相位误差跟踪的目的,速度控制器采用伪微分前馈反馈(PDFF),位移控制器采用零相位误差跟踪重复控制(ZPETRC),将重复控制(RC)和零相位误差跟踪控制(ZPETC)相结合,重复控制用以抑制周期性跟踪误差,零相位误差跟踪控制用以减小系统的相位差,实现对周期性输入信号的精确跟踪。理论推导与仿真结果表明,该控制方案有效地抑制PMLSM伺服系统的周期性跟踪误差,补偿了时间滞后所造成的相位误差,使系统对周期性输入信号具有良好的跟踪特性。     

基于DSP的液压伺服系统模糊神经网络PID控制

针对道路模拟试验台阀控液压位置伺服系统,介绍一种高性能控制器的设计方法。以高性能的TMS320F28335 DSP芯片为核心设计控制器硬件,并应用模糊神经网络PID控制方法设计控制器软件。对试验台装置实验测试,结果表明,相比于传统PID控制,模糊神经网络PID控制在保证控制精度的同时,具有更小的超调量和更快的响应速度。     

基于前馈及自适应滤波的零跟踪误差伺服控制

常规进给数控伺服系统中由于存在跟随误差而导致加工几何精度下降的现象,利用数控加工轨迹已知的特点,提出了基于自适应滤波的前馈控制方案.该方案通过速度精插补器产生速度前馈给定信号;同时该位置给定通过对称滤波器施加位置反馈,以消除位置环重复给定的影响,并采用广义最小二乘法进行对象辨识以保证该滤波器的参数匹配.通过分析证明了该方案能在理论上实现无跟随误差的伺服控制,并通过Matlab仿真验证了其有效性.     

FUZZY GLOBAL SLIDING MODE CONTROL BASED ON GENETIC ALGORITHM AND ITS APPLICATION FOR FLIGHT SIMULATOR SERVO SYSTEM

To alleviate the chattering problem, a new type of fuzzy global sliding mode controller (FGSMC) is presented. In this controller, the switching gain is estimated by fuzzy logic system based on the reachable conditions of sliding mode controller(SMC), and genetic algorithm (GA) is used to optimize scaling factor of the switching gain, thus the switch chattering of SMC can be alleviated. Moreover, global sliding mode is realized by designing an exponential dynamic sliding surface. Simulation and real-time application for flight simulator servo system with Lugre friction are given to indicate that the proposed controller can guarantee high robust performance all the time and can alleviate chattering phenomenon effectively.