基于开放式数控系统的零相差跟踪控制

在RTX660数控机床上实现了基于PA(power automation)开放式数控系统的零相差跟踪控制(ZPETC).首先利用PA系统的二次开发功能,采用伪噪声序列和最小二乘法对进给系统模型进行了辨识,根据辨识的系统模型设计了零相差跟踪控制算法.将零相差跟踪控制算法嵌入开放式数控系统的插补器内,实时对插补数据进行计算和校正,改善机床进给系统的运动控制性能.实验证明,通过该方法能够有效改善机床进给系统的频域特性和单轴跟随精度,通过两轴联动加工实验验证,证明该方法能够显著提高数控机床的多轴联动加工精度.     

基于插值补偿的零相差直线伺服系统跟踪控制实验研究

针对直线电机伺服系统零相差跟踪控制鲁棒性不强、增益误差依然存在的问题,且如果系统未来信息不可知,系统跟踪因时间滞后而产生误差,为此提出用在线插值法补偿零相差跟踪误差的方法。该法简单,实时性能好。实验结果验证了该控制方法的有效性。     

阀控非对称缸系统的反馈线性化滑模控制

针对阀控非对称缸组成的位置伺服系统鲁棒性差的问题,提出了一种结合反馈线性化理论和滑模变结构理论的控制算法。建立阀控非对称缸的非线性模型,运用反馈线性化理论对该模型进行局部线性化,针对线性化后的模型设计滑模控制器,最后通过线性逆变换得到原非线性系统的控制算法。为了验证算法的有效性进行了仿真分析,仿真结果表明:该控制算法有效地减小了位置跟踪误差,提高了系统的鲁棒性,改善了位置跟踪的品质。     

XY平台伺服系统的零相位鲁棒控制

针对直接驱动XY平台伺服系统的位置控制进行设计,考虑到系统的扰动、摩擦等因素引起的误差,采用零相位误差跟踪控制器和干扰观测器相结合的控制方法,通过零相位误差跟踪控制器来减小系统的跟踪误差,并通过干扰观测器来减小扰动对系统的影响,从而同时提高系统的跟踪性能和鲁棒性能。仿真实验结果表明,所提出的控制方案对提高伺服系统的定位精度有一定的作用。     

基于干扰观测器和迟滞观测器的压电致动器控制

压电致动器的迟滞效应可以视为外部干扰,它既有低频部分又有高频部分,零相位误差跟踪控制器加干扰观测器的结构可以有效地补偿迟滞效应的低频成分,但未补偿高频成分,为了改进跟踪低频、高频输入信号的性能,提出了零相位误差跟踪控制器加干扰观测器加迟滞观测器的控制方案.仿真结果表明,该控制方案可以有效地改善低频和高频的跟踪性能.     

阀控非对称缸电液伺服系统的三维模糊控制

阀控非对称液压缸电液伺服系统是本质非线性的，液压缸正反两个方向的动态特性不一致，为了改善系统的动态性能，本文根据液压缸活塞杆的不同运动方向分别给出了相应的三维模糊控制器来控制该系统，实验表明这种方法不仅有效地解决了系统的不对称性，而且改善了系统的动态性能。     

零开口阀控非对称缸系统的特性分析

分析了零开口阀控非对称缸系统与对称缸系统在负载压力、负载流量以及等效容积定义上的不同,推导出理想和实际零开口阀两种情况下的数学模型,通过仿真分析了二者的系统特性.结果表明:二者固有频率相对误差为22.5%;阻尼比相对误差为54%;实际零开口阀控非对称缸系统的数学模型更能真实地反映系统的动静态特性.     

基于轴控阀的阀控非对称缸位置控制系统研究

针对阀控非对称缸位置控制系统,通过理论公式搭建非对称液压缸的数学模型,采用前馈PID控制方法实现其位置控制并进行仿真和实验验证。利用传递函数推导出基于轴控阀的阀控非对称缸位置控制系统数学模型;根据所推导的数学模型采用前馈PID控制算法,利用AMESim搭建了非对称液压缸位置控制系统仿真模型;通过对阀控非对称液压缸位置控制系统进行实验,验证了搭建的轴控阀阀芯位置控制系统与非对称液压缸位置控制系统的正确性和有效性,实现了轴控阀阀芯精确位置控制与对外负载的控制。     

阀控非对称缸被动式电液力伺服系统的解耦控制研究

为解决被动式电液力伺服系统中的多余力干扰问题,根据系统特点,提出基于多输入多输出控制系统的解耦控制方法来解决力/位耦合问题。以阀控非对称缸被动式电液力伺服系统为对象,建立系统的数学模型,设计解耦控制器。仿真结果表明:使用该解耦控制方法不仅可以提高系统的跟踪精度和频响,而且可以缩短控制调试周期。     

基于饱和函数的不确定机器人模糊自适应滑模控制

针对模型和参数不确定机器人系统轨迹跟踪问题,在模糊自适应控制的基础上提出了一种新的控制策略,该控制策略把饱和函数、模糊原理与滑模控制有机结合起来,设计了一种模糊自适应滑模控制器.该控制器利用模糊逻辑系统为机器人的动力学系统建模,设计自适应律调节未知参数,为保证控制力矩输出平滑有界,不存在一般滑模变结构中的抖振现象,采用双曲正切函数代替传统的符号函数.利用李亚普诺夫定理证明了闭环控制系统全局稳定,跟踪误差渐近收敛于零.仿真结果表明了所提出的控制算法的有效性.     

电液位置伺服系统的自适应抗饱和控制

针对电液位置伺服系统的不确定性与输入饱和问题,提出自适应抗饱和控制策略。建立阀控缸系统的数学模型;在基于反步法的设计框架下,将输入饱和导致的跟踪误差加入到李亚普诺夫函数当中,并根据该李亚普诺夫函数设计控制器。通过使李亚普诺夫函数渐近稳定,使得系统跟踪误差收敛于零。针对系统模型中的不确定参数,通过自适应算法对其进行迭代更新,以保证控制器的有效性。以跟踪误差最小为目标函数,采用粒子群搜索算法优化控制器的4个参数。结果表明：加入抗饱和时的控制信号比未考虑输入饱和时的控制信号的幅值明显减小,消除了输入饱和现象;在参数不确定和输入饱和情况下液压缸活塞的最大跟踪误差仅为5.8×10-6mm,相对无抗饱和算法时的跟踪误差有了大幅减小。     

最优ZPETC在数控机床伺服跟踪控制中的应用研究

在高精度数控机床伺服跟踪控制系统中,为使输出响应能完整地跟踪输入指令,不仅要求输出与输入之间的相位差为零,而且要求幅值一致,通常采用零相位误差跟踪控制器(ZPETC)作为前馈控制器,补偿相位误差,但同时也产生一定的增益误差.为改善ZPETC的跟踪性能,提出一种基于L2-范数优化的前馈控制器设计方案,通过选取适当的目标函数,设计出最优的数字前置滤波器.该方案在保持系统零相位误差的同时,改善了系统增益性能,从而提高跟踪精度,这一点已得到仿真结果的证明.     

基于ZPETC和CCC的直驱XY平台高精度控制

针对直接驱动XY平台轮廓加工中存在的电气--机械延迟、系统参数不确定性及两轴驱动系统参数不匹配等因素的影响,提出了将零相位误差跟踪控制器(ZPETC)与交叉耦合控制器(CCC)相结合的控制策略对两轴的运动进行协调控制,实现跟踪误差与轮廊误差同时减小.ZPETC作为前馈跟踪控制器,克服了伺服滞后,使系统实现准确跟踪,减小了跟踪误差;CCC作用于两轴之间,用以增加两轴间的匹配程度,以减小轮廓误差.仿真和实验结果表明所提出的控制方案具有较好的跟踪性和鲁棒性,进而大大提高了跟踪精度和轮廓精度.     

数控机床直线电机进给伺服驱动的摩擦力和扰动抑制措施

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动数控机床伺服系统,提出了一种基于摩擦力和扰动补偿的零相位误差跟踪控制策略.以解决摩擦力和扰动对系统性能的影响.零相位误差跟踪控制器保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而补偿制器克服了摩擦和扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性和定位精度.仿真结果表明,该种控制方案较好地改善数控机床进给的定位精度和跟踪性能.     

移动机器人神经网络补偿计算力矩控制

针对存在动力学不确定建模项、建模误差及外界干扰的移动机器人,设计RBF神经网络补偿计算力矩控制算法。基于反步法设计运动学辅助速度控制率。根据动力学理想名义模型,基于计算力矩法设计一般的力矩控制器。在此基础上,建立具有不确定建模项、建模误差及外界干扰的移动机器人动力学模型,基于计算力矩法设计带有RBF神经网络补偿的力矩控制器,神经网络的权值由自适应律给出。最后,利用Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真结果表明：神经网络对系统不确定项具有良好的逼近性能,相比于一般的计算力矩控制,所提出的神经网络补偿计算力矩控制算法具有更好的跟踪性能,控制系统具有更好的鲁棒性。     

机械臂液压伺服系统的自适应模糊滑模控制

针对机械臂液压伺服位置系统存在非线性特性和参数不确定性,提出了一种自适应模糊滑模控制方法。利用参数自适应算法估计系统未知参数,有效地克服了系统不确定性的影响,提高了系统的鲁棒性;采用非连续投影算法保证了参数估计的有界性;引入模糊系统代替切换控制项,有效地消弱了抖振。仿真研究结果表明:所设计的自适应模糊滑模控制器能够快速准确地跟踪指令,并且对参数变化具有较强的鲁棒性,与PID控制器相比,系统跟踪误差小,响应速度快,跟踪性能好。     

Implementation of pole placement adaptive controller for force control of non-minimum phase end milling operations

The design and implementation of a pole placement adaptive controller are discussed for force control of the end milling process. The end milling process considered is a non-minimum phase system whose computational delay exceeds one half of the control interval. The internal model principle is included in the controller design to ensure a zero steady-state tracking error. Experimental results show that the pole placement adaptive controller is effective for force control of the non-minimum phase end milling operation and the closed-loop control system is stable over a wide range of cutting conditions.     

基于自适应反演的电液伺服系统设计

研究了电液位置伺服系统的自适应反演控制策略.针对电液位置系统的非线性数学模型,采用反演设计算法并设计GCMAC神经网络逼近系统不确定性,从前向后逐步递推得到了系统的控制Lyapunov函数.基于Lyapunov稳定性理论,给出了鲁棒自适应控制律和GCMAC神经网络权值调整算法,确保系统稳定且输出跟踪误差渐近收敛于零.仿真结果证明了该控制策略的有效性.     

永磁同步电机位置伺服系统终端滑模控制

将终端滑模控制（TSMC）策略应用于永磁同步电机(PMSM)位置控制,以提高系统输出响应性能。基于终端滑动模式技术,设计一种新的有限时间收敛的干扰观测器以估计PMSM的集体不确定性,包括系统参数不确定性和未知的外部负载。与渐近收敛控制器不同,TSMC 保证系统状态误差和观测器估计误差在有限时间内能收敛到0。结果表明：与PID控制和传统反步法控制相比,所提出的控制器控制效果更好。