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.     

液压绞车运动跟踪前馈控制方法研究

当液压绞车跟踪特定运动时,其响应速度是影响运动跟踪控制性能的重要因素。为了提高液压绞车运动跟踪精度,设计跟踪运动前馈控制器并进行跟踪运动控制试验,结果表明,液压绞车的非线性因素对跟踪运动的控制精度有重要影响。利用最小二乘辨识方法实时辨识液压绞车的系统模型参数,在系统辨识的基础上设计自适应前馈控制器。仿真结果表明,液压绞车运动跟踪自适应前馈控制可以得到较高的控制精度。     

热连轧活套系统的单神经元解耦与控制

在热连轧活套系统工作点附近建立了活套高度与张力的近似线性化耦合模型。用分数阶自适应PID控制器对活套高度与张力两个子系统进行控制。在静态解耦的基础上,用单神经元解耦方法对系统动态解耦。仿真结果表明,本算法不仅具有较好的动静态性能,而且大大降低了活套高度与张力间的耦合影响。     

直升机旋翼协调加载系统的模型参考自适应解耦控制

研究了直升机旋翼协调加载系统的解耦控制问题.分析了协调加载系统组成结构,建立了电液伺服加载系统数学模型,指出了协调加载系统解耦控制的难点.针对该系统特点,提出了基于GCMAC的模型参考自适应解耦控制策略,采用常规PID控制器作为辅助控制器,GCMAC控制器作为主控制器在线学习理想控制作用,使得耦合系统逼近参考模型,实现解耦控制.仿真表明,该解耦控制策略是有效的,力指令跟踪误差小于4%.     

钻机平台单通道液压调平支腿的控制分析

由于钻机平台单通道液压支腿控制性能对整个调平系统有影响,提出在钻机平台现有控制方法基础上,对各个液压支腿串联设计单通道控制器,以减少系统调平时间;同时,针对钻机平台单通道液压支腿进行控制器的设计,针对存在的负载干扰不确定性、模型非线性等因素,建立单通道液压支腿非线性仿真模型,设计模糊自适应PID控制器并进行仿真研究。通过Simulink仿真分析,得出在设计的模糊自适应控制作用下,单通道液压支腿能快速跟踪输入信号,相比于常规控制方式,提升了调平支腿对全局控制器输入控制信号的跟踪速度,并将控制误差减小一半,有利于提升整体调平系统的调平速度,为钻机平台调平系统的改进提供了参考。     

一种用于数控机床进给系统的迭代学习轮廓控制器的设计

数控机床进给系统产生的轮廓误差对产品质量有着严重的影响。为了对轮廓误差进行补偿,设计一种迭代学习轮廓控制器,用以提高进给系统的轮廓跟随效果。对数控机床进给系统进行分析后,获取其跟踪误差以及轮廓误差的模型。在该模型的基础上,设计线性插值法和圆域插值法,用来计算轮廓误差的大小。接着对进给系统在s域的闭环传递函数进行分析,采用PID反馈补偿器,设计迭代学习轮廓控制器,利用该控制器对实际轮廓误差进行补偿。仿真结果显示：采用此方法跟踪期望轨迹时,产生的最大跟踪误差为657%,较PID方法减小了57%;在跟踪期望轮廓时,产生的最大轮廓误差为08 mm,较PID方法减小了07 mm。由此说明此方法对轮廓误差的补偿性能较好,能够对数控机床进给系统的轮廓跟随准确度进行较好的控制。     

模锻压机低速锻造的高斯加权集成在线自适应控制

为了提高模锻压机在低速锻压过程中的速度稳定性和系统鲁棒性,设计了高斯加权集成在线自适应控制器。建立了模锻压机在低速锻造过程中的状态空间方程。针对低速锻造过程中速度切换和负载突变等问题,给出了高斯加权集成在线自适应控制方案,自适应控制器由模型预测控制器和模糊PID控制器两个子控制器组成。在稳定运行阶段,模型预测控制器控制精度较高,但是鲁棒性较差,无法应对突变情况,因此,设计了模糊PID控制器应用于突变情况控制;为了防止控制器切换时引起系统振荡,给出了高斯加权集成方法。经仿真验证,与单独使用模型预测控制器和模糊PID控制器相比,当发生速度切换和负载突变时,高斯加权集成在线自适应控制器的调节时间最短,且速度跟踪误差最小,提高了低速锻造过程中速度跟踪的精确性和鲁棒性。     

论域自适应变化的不确定机械臂模糊补偿控制

为了提高不确定机械臂系统在扰动工况下的轨迹跟踪精度,设计了论域自适应变化的模糊补偿控制器。以二自由度机械臂为研究对象,建立了机械臂系统的动力学模型,设计了模糊补偿控制器的整体方案。提出了模糊控制参数论域随跟踪误差自适应变化的思想：当跟踪误差较小时,参数论域随之减小,有利于提高控制精度;当跟踪误差较大时,参数论域随之增大,有利于控制过程收敛;基于Lyapunov稳定性分析,给出了补偿力矩系数的自适应变化律。经仿真验证,论域自适应模糊补偿控制器对期望轨迹跟踪误差的最大值和方均根均远小于传统模糊补偿控制。仿真结果表明在扰动工况下,论域自适应模糊控制器对不确定机械臂的轨迹跟踪控制是有效的,且在控制精度和速度方面具有一定优越性。     

自适应鲁棒控制在机械臂轨迹跟踪中的应用

以仿人型机械臂为研究对象,针对常规PID控制器在机械臂轨迹跟踪控制中存在速度较缓慢、位姿误差较大的问题,设计了一种自适应鲁棒控制策略。利用SolidWorks进行机械臂结构的自主设计,根据所设计的机械臂参数进行控制器设计,利用Simulink建立机械臂控制系统模型,在直线和曲线两种运动目标轨迹下进行轨迹跟踪控制验证。实验结果表明,相对于常规控制器该自适应鲁棒控制方法可以更为准确地控制机械臂的末端轨迹,跟踪速度快且跟踪位姿准确,具有较好的可行性及可移植性。     

工程机械电液比例阀控制系统模糊PID控制器研究

把传统线性PID控制和模糊控制结合起来,可使系统的控制性能得到提高,是一种很实用的控制方法.设计两个模糊PID控制器:一个基于误差驱动的增益调整型模糊PID,即模糊自适应整定PID控制器;一个基于生物免疫原理的 模糊PID,即模糊免疫PID控制器.以简单阀控马达位置控制系统为控制对象,利用MATLAB创建系统模型,用设计的两模糊控制器控制该系统得出响应曲线.仿真结果表明:两模糊PID控制器均比传统PID的控制性能好,无超调、无振荡、无静差;模糊自适应整定PID控制器鲁棒性较强;模糊免疫PID控制器跟踪设定值的性能较好.     

逆系统理论在放卷张力系统控制中的应用

放卷系统是印刷机产生印刷张力的最主要部件,呈现出典型的多输入、多输出、非线性、强耦合的特性,保持放卷系统的张力稳定是保证印刷质量的关键所在。根据逆系统理论进行了放卷张力系统的解耦和线性化控制研究,根据放卷系统的特点,通过一系列控制量变换将耦合的非线性放卷张力系统变换为两个二阶伪线性系统,实现了放卷张力系统的解耦和线性化。通过引入主动阻尼来增强伪线性系统的抗扰动性能,并通过对伪线性系统设计附加的PID控制器来提高张力控制的性能。仿真结果表明,提出的逆系统解耦控制策略能够消除放卷张力系统变量之间的耦合作用,实现放卷张力系统的解耦控制。引入主动阻尼后设计的PID控制器,使张力控制达到了理想的效果。     

磁液双悬浮轴承单自由度支承系统解耦控制研究

磁液双悬浮轴承是以电磁悬浮为主,静压为辅的一种新型支承轴承,能够大幅度提高承载能力及刚度,适于中速重载的场合。由于液体静压系统特性为小间隙、强阻尼、正刚度、斥力型,而电磁悬浮系统特性为大气隙、弱阻尼、负刚度、吸力型,且两系统共同支承时相互耦合,互为干扰,大幅降低了支承系统的运行稳定性,因此本文拟研究磁液双悬浮轴承单自由度磁液两支承系统之间的耦合特性,揭示其耦合力的产生机理并设计解耦控制器。首先,本文介绍了磁液双悬浮轴承的结构特点、单自由度支承系统的受力形式以及控制调节机理。然后,建立了磁液双悬浮轴承单自由度支承系统的数学传递函数,揭示磁液两支承系统之间的耦合特征及影响规律。最后,设计了类前馈解耦控制器及对角阵解耦控制器,并通过Simulink模块对比分析了两种解耦控制器的解耦效果。研究表明：两种解耦控制器均能够有效减小单自由度磁液两支承系统间的耦合程度,但类前馈解耦控制器比对角阵解耦控制器具有更好的稳定性、准确性,更适用于磁液双悬浮轴承单自由度磁液两支承系统的解耦控制。本论文能够为磁液双悬浮系统的稳定控制提供理论参考。     

一种液压综合试验台调速系统的设计与实现

针对液压泵源综合试验系统中的调速子系统，提出了一种设计和配置的方案。此调速系统的控制器采用先进的变频调速器来实现。为保证闭环控制系统的鲁棒性，设计了基于交流电机的矢量变换模型的多变量解耦控制器。本文设计的调速控制系统成功地解决了针对不同测试泵在不同负载下运行的鲁棒调速控制问题。     

异步电机调速系统的自抗扰控制研究

针对矢量控制系统存在的参数鲁棒性差的这一难点,基于自抗扰控制原理,提出了一种可以取代经典PID控制器用于异步电机调速的非线性自抗扰控制器.利用扩张状态观测器,自抗扰控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦.此外,上述控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗扰控制器的设计能够独立于异步电机的精确数学模型.仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗扰控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能.     

基于解耦控制的双电液伺服系统同步技术研究

针对双电液伺服系统同步控制问题进行了研究.针对双伺服系统不同步存在的机械耦合,设计了解耦控制器;并用系统不同步时两腔压差变化进行扰动补偿,从而实现同步;对系统进行了仿真研究.仿真结果表明,该方法具有较高的同步控制精度.     

卧式数控车床上下料三轴机械手的控制系统设计

针对上下料机械手运动频繁且可靠性要求高的特点,设计了基于三菱PLC的卧式数控车床上下料机械手的电气控制系统硬件和软件。硬件系统包括主控制器、触摸屏、伺服系统、电源系统等,软件系统包括运动控制模块、通讯模块、故障检测模块。为了实现机械手工作状态的在线监测,在实时采集机械手伺服电机编码器位置反馈信号的基础上,提出了基于统计过程监控理论的机械手早期故障检测方法。该卧式数控车床上下料三轴机械手的控制系统,具有机械手早期故障检测功能,可提高机械手的工作可靠性。     

一种值得重视的实用控制器

本文在分析非线性状态误差反馈控制律（NLSEF）的基础上，对NLSEF的解耦控制器的设计和控制量的正确实现问题进行了讨论，并通过仿真实验证实了其对系统结构、参数以及耦合关系变化的鲁律性。     

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。     

MIG单面焊双面成形的闭环自动控制

采用硅光电三极管作为传感器,研制成了一种MIG焊熔深自控系统,实现了单面焊双面成形的工艺。文章讨论了MIG电弧下焊接熔池的熔透特点,提出了双门限脉动送丝的控制方案,从而使系统能对MIG电弧能量进行快速调整。本文的研究成果可应用于压力容器等封底焊的自动化过程。