精密气浮转台变带宽线性自抗扰控制

为实现精密气浮转台低速精确控制,提高转台定位精度和动态响应性能,提出一种变带宽线性自抗扰控制算法。首先,根据转台及驱动电机的数学模型,建立包含扰动项的控制系统模型。接着,构造线性扩张状态观测器,分析初值误差对观测精度的影响,提出一种观测器带宽调节方法以提升观测精度。然后,根据控制器带宽设计思想,设计加入扰动补偿后的控制律。最后,在精密气浮转台实验平台中对变带宽线性自抗扰控制性能进行了实验验证。结果表明:低速工况下,跟踪误差不大于0.000 8°;位置阶跃响应中,角定位误差不大于0.000 7°,与传统线性自抗扰控制相比,超调量由0.001 7°下降到0.001 4°;在转动惯量和电机电感参数单一失配的情况下,转台仍能保持高定位精度。满足精密气浮转台定位精度高、速度平稳性好、抗扰性强的要求。     

基于自抗扰方法的永磁同步电机控制研究

永磁同步电机因其体积小、结构简单、效率高的优点在工业的伺服控制中得到了广泛应用,其高性能的控制算法是应用的核心。现介绍了永磁同步电机的矢量控制模型,提出了一种改进型线性自抗扰控制算法,设计了永磁同步电机速度环和位置环的自抗扰控制器,仿真结果表明,该控制方法达到了良好的控制效果。     

直线电机精密定位平台轨迹跟踪控制器设计

为了实现直线电机精密定位平台的位置和速度的轨迹跟踪控制,本文基于内模控制（IMC）的基本原理,在直线电机精密定位平台参数辨识的基础上,设计了定位平台速度环的模型状态反馈（MSF）控制器和基于位置环PID和速度环MSF的级联控制器。将PID/MSF级联控制器与速度/加速度前馈控制（VFC/AFC）相结合,构成了PID/MSF+VFC/AFC的复合轨迹跟踪控制器。该复合轨迹跟踪控制器通过整定速度前馈的增益来改善位置环偏差控制的跟踪滞后现象和动态响应,增加控制系统的稳定性和伺服精度;通过整定加速度前馈的增益在不减小级联控制器位置环增益的前提下,减小速度前馈带来的超调量,提高轨迹跟踪精度。基于MATLAB/dSPACE实时仿真控制平台,实现了某直线电机平台的轨迹跟踪控制。仿真和实验结果表明,该轨迹跟踪控制器的轨迹跟踪精度为±0.028 mm,定位精度为±4 μm,满足直线电机精密定位平台轨迹跟踪控制的要求。     

基于线性自抗扰控制器和磁通观测器的异步电机调速系统

针对异步电机难以建立精确的数学模型和采用PI调节器的矢量控制系统参数鲁棒性差的问题,将线性自抗扰控制器引入异步电机调速系统中.线性自抗扰控制器不需要电机的精确数学模型,通过线性扩张状态观测器估计出电机模型中的耦合项及参数摄动等引起的总扰动并加以补偿,实现了磁链和转矩的完全解耦.针对磁通观测器对转子电阻的鲁棒性差的问题,文中引入一个建立在旋转坐标系中的磁通观测器,结构简单,对转子电阻具有固有的鲁棒性.在观测磁通的基础上,根据矢量控制理论,采用a轴磁通收敛于零估计转速,从而建立了无速度传感器矢量控制异步电机调速系统.仿真结果表明此控制方案具有很好的动、静态性能,且对负载扰动、电机参数变化等具有很强的鲁棒性.     

X-Y直线电机精密运动平台的轮廓误差主动补偿

为了减小X-Y直线电机精密运动平台同步控制的轮廓误差,提高系统的控制精度,针对传统交叉耦合控制结构的不足,提出多电机控制系统的轮廓误差主动补偿结构。首先,以永磁同步直线电机为例分析单轴伺服定位跟踪误差,指出跟踪误差和位置参考有关,结合实际工况中参考指令的扰动,将耦合补偿量最终统一为参考指令的校正加入到系统中,提出轮廓误差主动补偿结构,将轮廓误差补偿量分别补偿到各轴伺服的位置环和速度环,并通过仿真和实验进行验证。结果表明:采用主动补偿方法的X-Y两轴运动平台跟踪大曲率复杂轨迹的轮廓误差平均值为20.68μm;单轴跟踪误差最大值为70μm。相比传统交叉耦合控制结构,主动补偿结构轮廓误差精度提高了15.5%,同时降低了单轴的跟踪误差,并能抑制参考指令扰动。     

三相PWM整流器积分—线性自抗扰控制器设计

针对现有三相PWM整流系统在快速性和抗扰性等方面存在的问题,对三相PWM整流系统电路拓扑、数学模型进行了研究,分析了线性自抗扰控制策略的工作原理及控制器组成,设计了一种全新的积分—线性自抗扰控制器。通过对系统模型进行坐标变换,实现了电压电流独立控制。控制系统采用电压外环与电流内环相结合的双闭环结构,电流内环采用前馈解耦PI控制,电压外环采用积分—线性自抗扰控制,调制方法采用空间矢量脉宽调制。利用Simulink搭建了仿真模型,进行了验证性仿真实验,并对比了PI、线性自抗扰和积分—线性自抗扰3种控制策略的仿真结果。研究结果表明,采用积分—线性自抗扰控制器的三相PWM整流系统快速性强、无超调、鲁棒性强。     

基于PLC和步进电机的立体仓库存储系统精确定位控制设计

运用PLC技术和步进电机控制技术,设计了基于PLC和步进电机的立体仓库定位存储系统。采用西门子S7-200 CPU-224 PLC,输出PTO脉冲信号控制X轴与Z轴平面的M415B步进电机驱动器,驱动X轴与Z轴平面的步进电机42J1834-810转动,从而带动X轴与Z轴平面的丝杆转动,推动载物台上、下、左、右移动,实现了载物台在X轴、Z轴平面的精确定位控制,从而把物体存储到立体仓库的指定位置。     

自适应线性自抗扰控制器的设计

自抗扰控制器对于抑制不确定的扰动有良好的效果,但其控制器参数较多且整定困难。为了实现自适应的线性自抗扰控制器,对线性自抗扰控制器的参数整定策略展开了研究。首先,设计了基于观测误差的线性扩张观测器参数自适应整定算法。接着,设计了自抗扰控制器线性反馈环节的参数的自适应整定算法。最后,利用李雅普诺夫方法,证明上述自适应整定算法得到的参数可以保证扩张状态观测器的观测误差和被控系统最终输出误差都收敛至零。实验结果表明:精密气浮运动平台低速工况下,自适应线性自抗扰控制器的参数在0.8s内即可迅速完成整定计算;线性扩张观测器观测误差绝对值小于2nm;被控精密气浮运动平台的速度波动不大于5%。自适应线性自抗扰控制器实现了控制器参数在线整定,控制器的性能表现满足要求。     

直线电机气浮精密平台的设计与控制

高精度综合测量仪在工作中要求达到亚微米级的运动精度,为此建立了X Z直线电机气浮精密运动平台,对气浮导轨设计、直线电机控制等关键技术进行了研究.采用有限元设计法设计了气浮导轨,实验结果表明,采用该方法设计的气浮导轨具有较高的承载能力和刚度.提出一种改进的PID控制策略,从而改善直线电机运动平台的抗干扰能力,并使其获得较高的稳态位置精度.实验结果显示,在采用这种控制方法后,直线电机气浮精密平台的定位精度可达到0.5μm.     

线性自抗扰控制在电动汽车异步电机驱动系统中的应用

通常采用矢量控制结合效率最优原则来提高电动汽车异步电机驱动系统的效率,延长电动汽车的续驶里程,达到节能环保的目的。但效率优化系统由于各种干扰等不确定因素的存在,很难实现基于电机模型的准确解耦,严重影响磁通和转矩的动态性能。为此,设计了异步电机调速系统的二阶线性自抗扰控制器。线性自抗扰控制器不依赖系统的精确模型,利用扩张状态观测器估计出电机模型中的内扰和外扰并加以补偿。仿真和实验结果表明,与经典的PI控制器相比线性自抗扰控制器在效率优化的异步电机驱动系统中,具有更好的动态性能和抗干扰性能。