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.     

数控机床永磁直线电动机磁悬浮运行机制研究

为实现数控机床永磁直线同步电动机的磁悬浮运行,须对电动机的电磁推力和悬浮力进行实时控制。电磁推力和悬浮力的计算是数控机床磁悬浮永磁直线同步电动机设计及控制的基础。根据数控机床永磁直线同步电动机的磁悬浮运行机制,推导出电动机的电磁推力和悬浮力与电流之间关系的数学模型。并用Ansoft对电磁推力和悬浮力进行有限元分析,将解析计算结果与Ansoft的计算结果进行比较,验证了数学模型的有效性与正确性,为数控机床永磁直线同步电动机磁悬浮控制系统的分析与设计提供依据。     

基于线性化解耦的永磁直线伺服系统H∞鲁棒控制器的设计

对数控机床永磁直线伺服系统速度跟踪问题,提出基于线性化解耦的H∞鲁棒控制器的设计.永磁直线同步电动机由于模型的非线性和变童间的耦合给系统的控制带来困难,在速度跟踪控制中,采用状态反馈线性化方法来实现模型的精确线性化和动态解耦.利用非线性坐标变换和非线性反馈将系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.进而,通过设计H∞鲁棒控制器来实现速度跟踪控制.仿真结果表明,用该方法设计的数控机床永磁直线伺服系统具有良好的速度跟踪性能.和干扰抑制性能.     

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.     

进给平台永磁直线磁悬浮电动机的电磁力特性研究

针对数控机床进给平台的摩擦问题,提出采用永磁直线磁悬浮电动机来实现无摩擦进给。给出磁悬浮进给平台的结构以及进给平台的运行原理。该进给平台采用永磁直线磁悬浮电动机驱动,永磁直线磁悬浮电动机的动子上有两套绕组,一套绕组用于产生电磁推力,另一套绕组用于产生可控的磁悬浮力。采用Maxwell应力张量法推出了电动机的电磁推力和悬浮力的数学模型。用Ansoft对电磁推力和磁悬浮力进行了有限元分析,证明了采用永磁直线磁悬浮电动机实现直接驱动和无摩擦进给的可行性。     

冷连轧机张力控制系统鲁棒控制器设计

针对五机架冷连轧机利用H∞状态反馈控制方法设计了其张力鲁棒控制器.仿真研究结果表明,所设计的张力鲁棒控制器对前后滑和外界干扰等不确定性具有更好的抑制作用,从而验证了所设计控制器的有效性.     

大型装备电液系统鲁棒H_∞位置控制

针对大型装备电液系统非线性、参数不确定性问题,建立了比例阀控非对称缸液压系统的非线性动态模型。考虑反馈控制,建立了具有不确定参数系统线性化数学模型。基于边界理论和线性矩阵不等式,提出了电液系统鲁棒H_∞位置控制策略。着重考虑系统结构化系数的擅动,构建了具有积分行为的H_∞控制器,设计了估测系统内部状态的观测器。通过仿真和实验,验证了提出的算法和控制策略。对比了系统参数不变、外负载力变化下和系统参数变化下系统的鲁棒性和稳定性。仿真和实验结果表明,提出的具有积分行为的鲁棒H_∞位置控制策略能提高系统的鲁棒性和稳定性。     

具有H∞补偿特性的非线性系统控制器的研究

提出一种具有不确定性的非线性系统新的控制算法,它通过设计一个Ｈ∞控制器补偿系统不确定性,证明采用该算法后系统全局稳定性,并且不确定性对控制误差影响通达到期衰减程度。将该算法用于两连杆机构手轨迹跟踪。仿真结果显示该算法的有效性。     

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.     

双直线电机伺服系统动态同步进给的鲁棒H∞控制

文章以两台直线电机作为高速度、高精度龙门移动式镗铣床的龙门柱纵向进给的传动机构为应用背景,采用直接传动方案,对同一直线伺服系统内双位置环间的动态同步进给控制问题进行了研究.基于H∞控制理论设计了一个同步传动控制器,来保证同步精度;由IP位置控制器来满足位置系统跟踪性能要求.仿真结果表明了所设计方案的合理性和有效性.     

离心力场电液伺服振动台的鲁棒H∞控制

近年来，离心和振动复合环境在航空航天、土木工程等领域受到越来越多的重视，国外对该环境进行了一些研究，国内的研究还刚起步，本文建立了离心力作用下电液伺服振动台的系统模型，并采用了鲁棒H∞控制方法，仿真表明，该方法对离心力场中的电液伺服振动台具有很好的效果。     

鲁棒H∞滤波在液压位置系统中的应用

轧机液压伺服位置控制系统,常常因外界环境变化等而发生参数改变,使轧机液压位置控制系统变为不确定性系统,给系统控制设计带来较大困难。针对一类具有范数有界和系统参数不确定性的时滞依赖系统,设计了鲁棒H_∞滤波器。通过建立液压位置被控对象数学模型,并假设外界环境条件的变化致使系统阻尼比参数变化,通过应用构造的鲁棒H_∞滤波器的算法,能使轧机液压伺服位置控制系统具有很好的抑制能力,具有较好的状态估计效果,还能够保证系统的快速响应特性和鲁棒稳定性。     

基于气动机械手夹持力系统的H_∞控制器设计

介绍气动机械手夹持力控制系统的工作原理,建立气动机械手夹持力控制系统的数学模型;针对目前机械手夹持力控制的各种不确定性因素,设计了H∞混合灵敏度控制器,并对其控制效果进行仿真分析。结果证明:控制器能够满足设计需要,并具有灵活的扩展性。     

离心力场电液伺服振动台的鲁棒H∞控制

近年来,离心和振动复合环境在航空航天、土木工程等领域受到越来越多的重视,国外对该环境进行了一些研究,国内的研究还刚起步.本文建立了离心力作用下电液伺服振动台的系统模型,并采用了鲁棒H∞控制方法.仿真表明,该方法对离心力场中的电液伺服振动台具有很好的效果.     

基于拓扑优化的高精机床直线进给系统减振设计

为减小由直线电机周期波动法向磁场力引起的机械结构振动,对进给系统的工作台和底座分别进行静力学和动力学拓扑优化.综合静力学和动力学的拓扑优化结果,对工作台和床身分别进行重构.对比重构前、后结构静、动力学性能表明:重构后工作台和底座在法向磁场力作用下变形减小,静刚度提高;重构结构的低阶模态固有频率有所提高,承受冲击载荷的能力增强.利用拓扑优化结果对结构重构,可以有效提高结构的静、动刚度,拓扑优化可为系统结构设计提供参考.     

具有H_∞补偿特性的非线性系统控制器的研究

提出一种具有不确定性的非线性系统新的控制算法,它通过设计一个Ｈ_∞控制器补偿系统不确定性,证明采用该算法后系统全局稳定性,并且不确定性对控制误差影响能达到期望衰减程度。将该算法用于两连杆机械手轨迹跟踪,仿真结果显示该算法的有效性。     

仿射非线性系统H∞控制器的研究及其在机械手中的应用

本文基于代数黎卡提方程提出一种仿射非线性系统Ｈ∞控制律, 它能同时保证系统鲁棒稳定及干扰衰减。将该算法用于两连杆机械手轨迹跟踪, 仿真结果表明该算法具有跟踪精度高, 收敛速度快的优点。     

数控机床可控励磁直线同步电动机无速度传感器控制研究

为实现数控机床可控励磁直线磁悬浮同步电动机(CELSM)进给系统的无速度传感器控制,需要准确获取电机速度和磁极位置的信息。提出一种利用电机电枢绕组电压和电流来估计CELSM速度和位置的方法,即基于H_∞的扩展卡尔曼滤波算法。选择αβ坐标系下的电流i_α、i_β、动子速度v和动子电角度θ_e作为状态变量,建立HEKF观测器的状态方程,并进行离散化。在扩展卡尔曼滤波基础上引入H_∞滤波,设计一个滤波上界函数来限制估计误差的上界并最小化该上界,有效地提高了观测器对噪声的鲁棒性。仿真表明:在动态阶段,HEKF算法比EKF算法对速度和位置的估计更接近于实际值;当速度突变时,HEKF算法比EKF算法的鲁棒性更强。     

基于差异进化算法的数控永磁直线同步电动机优化设计

在标准差异进化算法(DE)的基础上,提出一种改进的差分进化算法,该算法从动态更新种群、关键参数自适应处理两个方面进行了改进。针对永磁直线同步电动机的特点,运用有限元法精确的求解直线电机内的磁场分布,分别计算边端力和齿槽力后合成得到磁阻力,并将有限元数值分析与DE法相结合,为提高数控系统中直线电动机运行的平稳性,对其磁阻力进行最小优化,具体实例的优化计算结果表明DE算法与有限元结合是电机优化设计领域中一种行之有效的方法。     

基于积分反步控制的永磁直线同步电动机滑模速度控制

文章考虑一种不确定载荷的永磁式同步直线电机驱动系统提出了一种改进鲁棒非线性控制器。该控制器是基于新的积分反步法设计的,这是一种对复杂非线性系统有用的鲁棒控制方法,通过引入积分以减少稳态误差。根据Lyapunov稳定理论对所提出的反馈控制律的稳定性进行验证。与传统的基于PID控制比较并给出了Matlab仿真的滑模速度观测器比较,这证明了该PMSLM驱动系统控制方法的可行性和有效性。