音圈电机激光扫描器的线性扫描控制

建立了音圈电机驱动的激光扫描器的模型并进行了参数辨识。由于音圈电机驱动的激光扫描器反馈回路的高频噪声较大,利用光电精密跟踪的传统方法,如改进型PID控制算法,以及理想闭环特性(最佳二阶特性)的逆向设计方法,系统并不能稳定工作,易振荡。分析了造成振荡的原因,采用前馈复合控制方法,避开了振荡因子同时又减小了稳态误差,解决了稳态误差和振荡的矛盾。结合反馈回路噪声大的特点,将滤波器加入反馈回路中,使激光扫描器不仅能稳定工作,消除了扫描时候的抖动,同时减少了线性扫描时候的磁滞现象。     

模糊PID算法在DVD光学头控制中的应用研究

飞秒激光三维光存储是实现高密度光存储的重要方法。为了提高飞秒激光三维光存储技术的实用化,基于DVD聚焦、循道伺服技术搭建了一套飞秒激光三维光盘存储系统。针对DVD光学头建立音圈电机电气模型,并通过典型二阶系统参数计算可获得详细的光头传递函数。针对DVD光学头传递函数,采用模糊PID算法,构建模糊PID控制系统的仿真模型,通过模糊控制规则在线对PID参数进行整定,并进行计算机Matlab仿真。仿真结果表明:模糊PID控制算法可使系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态误差等达到系统性能指标的要求。     

基于扩张状态观测器的快速反射镜控制研究

为了提高快速反射镜的动态性能并降低跟踪误差,提出了利用扩张状态观测器引入反馈和灰色PID模型控制相结合的方法,该方法基于音圈电机驱动的快速反射模型,采用离散跟踪微分器对输入信号进行过渡和滤波以及对子系统零点配置,并以扩张状态观测器引入反馈和灰色PID控制,对系统的不确定因素进行了估计和补偿,并同不完全微分PID和基于跟踪微分器的零点配置方法进行了性能比较。采用随机正弦信号进行跟踪仿真,仿真结果表明,采用文中算法的跟踪效果明显优于其他算法,且跟踪误差更小,被控对象的动态性能更优,尤其在系统的模型参数发生变化时。该方法具有良好的工程应用价值。     

基于模糊推理的自适应PID控制算法仿真

对时变不确定性系统要实现有效的控制,是实现全球智能化的必要一步,为此研究一种有效的时变控制系统算法具有极其重要的意义。为克服常规PID控制算法适应能力弱的缺点,结合模糊理论探究一种基于模糊推理的自适应PID控制算法。将模糊推理引入到PID控制策略中,仿真实验证明基于模糊推理的自适应PID控制算法提高了常规PID算法的适应能力及控制精度。     

对于房屋太阳能自动加热系统温控模糊自调皿串行控制算法的研究

对于房屋自动加热系统的温度控制,由于其具有时滞、时变和模型的不确定性,模糊自适应PID串行控制算法更加具有优势。这种算法利用串行控制算法,克服了控制参数的动态性,从而达到更好的控制效果。通过仿真可以发现,该算法优于传统PID控制,具有更好的动态跟踪、更低的超调量和更强的抗干扰能力。     

波长计中运动导轨的稳速控制方法及实现

波长计要求导轨运行平稳，直线性好。导轨采用音圈电机拖动。音圈电机结构简单、维护方便、响应速度快。依据等效力学模型和等效电路模型，得到音圈电机位移一电压传递函数。采用PID调节器，实现音圈电机的稳速控制，满足波长计的运动要求。     

非最小相位系统的复杂控制算法研究

针对非最小相位系统右半平面零点所造成的负调问题,文中以抑制非最小相位系统的负调和时滞问题为目的,将两步PID参数整定法与Smith预估控制器相融合,提出了一种复杂控制算法。该算法通过调整系统前置系数和PID参数,达到抑制非最小相位负调的作用,并将其作用于Smith预估控制结构中,达到提升系统响应时间的目的。利用MATLAB软件中的Simulink对典型二阶控制系统建立仿真模型。仿真结果表明,该复杂控制算法在消除系统负调的同时也提升了系统的响应时间,验证了该复杂控制算法的有效性和鲁棒性。     

基于电机温度时滞耦合系统的自抗扰控制研究

电机过热时会造成绕组绝缘降低,严重时会烧坏电机。由于电机温度存在较大的时滞性和耦合性,无法用准确的数学控制模型进行描述。传统的双通道PID控制算法降低了对电机温度的控制精度,导致电机过热。提出一种基于自抗扰控制算法（ADRC）的电机温度控制方法,以双通道PID控制方法为基础进行了改进,对内外扰动进行综合处理,对扩张状态观测器进行估计,并在反馈中引入非线性特性。利用Matlab平台模拟实验环境和实际电机,与传统的PID控制算法进行了仿真实验对比。结果表明,自抗扰控制算法能够有效的对电机温度进行解耦控制,实现了对电机温度的精确控制。     

电动舵机系统柔性加减速控制算法研究

加减速控制技术是电动舵机控制系统中的一项重要技术.为减小传统非柔性加减速控制算法对电机设备造成的振动,消除系统的柔性冲击,对三种柔性控制算法进行了研究.通过控制加加速度值,七段式S型加减速算法实现了加速度的连续变化,但加加速度仍存在突变;余弦加减速算法进一步提高系统柔性,消除了柔性冲击;加加速度连续的加减速算法完全消除了加加速度的突变,同时具有高度的柔性.通过算法仿真和舵机系统模型仿真,验证了三种柔性控制算法的适用性,对不同需求场合下的加减速算法选择给出了建议,表明了电机控制应综合实际需求、系统柔性、精度要求等各个方面选择合适的算法.     

改进粒子群优化在稳定平台多空间分析模型的应用

常规伺服系统根据电机轴系转动进行模型分析,以轴系所在的基座空间作为参照系。稳定平台的被控量以惯性空间作为参照系,因此不适合用常规伺服系统模型来建模。针对稳定平台的多参照系问题,文章采用以惯性空间作为电机轴系转动参照系的多空间分析模型,并将改进粒子群算法应用于该模型。粒子群算法作为一种群智能算法,广泛应用于参数优化。文中通过惯性权重改进和越界改进,利用改进后的粒子群算法进行稳定平台PID参数的优化和整定。通过仿真和硬件实验平台验证,结果表明:在稳定平台多空间分析模型基础之上,采用改进粒子群算法优化后的PID控制器可以使稳定平台有更高的稳定精度、更好的鲁棒性,有效地隔离了外部的震动和干扰。     

基于双前馈+双神经网络自适应快速反射镜的解耦控制

基于柔性铰链结构支撑和音圈电机驱动的两轴快速反射镜是一个两输入两输出强耦合系统,X轴和Y轴间的耦合大幅降低了反射镜的定位精度,采用传统的PID控制算法很难实现高精度的解耦控制。针对中心对称和轴对称结构形式的两轴快速反射镜,理论分析了两轴快速反射镜耦合来源—直流耦合分量和非直流耦合分量;建立了X轴和Y轴间的耦合物理模型;提出的双前馈+双神经网络自适应解耦控制算法分别补偿直流耦合分量和非直流耦合分量。实验结果表明:该控制算法与传统的PID控制算法相比,耦合度从5%左右降低到1.0‰以内,从而定位精度从2.5%左右提高到0.5‰以内。     

一种傅立叶变换红外光谱仪动镜扫描系统的设计

针对一种倾斜补偿摆动式干涉仪,利用旋转式音圈电机作为驱动单元,设计了扫描控制反馈系统,建立了控制系统的数学模型,分析了系统的性能参数,并将PID控制应用于系统的反馈控制设计,提高了系统的稳态性能和动态性能。结果表明,在波数为8000cm-1时对应干涉图频率的相对误差达到了0.67%,在实际应用中表现出良好的稳定性和可靠性,能够满足大气环境监测对傅立叶变换红外光谱仪的需要。     

大口径快速反射镜的模糊自适应PID控制

快速反射镜能否精确稳定跟踪目标取决于良好的伺服控制性能。快速反射镜的通光口径越大,柔性支撑铰链和驱动器设计难度就越大,同时也会对伺服控制提出更高的要求。针对此问题,本文提出模糊自适应整定PID（proportional integral derivative）控制算法,该算法既能运用模糊推理进行自适应整定控制参数,又能继承传统PID控制器便于工程实现。本文对音圈电机（voice coil motor）驱动的?500 mm大口径快速反射镜进行控制器设计且进行仿真实验,并将其结果与基于传统PID控制下的相比较。结果表明,基于模糊自适应整定PID控制的?500 mm大口径快速反射镜的超调量为5.40%,调节时间51.0 ms,且抗干扰能力强于传统PID控制。此外,与传统PID控制相比,本文提出的控制方法提高了?500 mm大口径快速反射镜的响应速度,减小了跟踪误差,提升了?500 mm大口径快速反射镜系统的跟踪性能和鲁棒性。     

无刷直流伺服驱动系统设计

本文通过对全数字直流伺服驱动系统的理论研究,进行控制策略的分析与应用,实现系统的高响应和高精度。首先从永磁直流电机的数学模型出发,建立动态数学模型,考虑各种干扰及参数变化,把相应的控制策略运用到电机控制,了解伺服驱动的内在结构,研究最佳控制策略,使系统的性能达到预期目标。研究模糊自适应控制系统,编写了PID改进算法,优化了对转速的稳定、精确控制。用MATLAB软件建立伺服系统模型,并仿真PID改进算法对电机转速的控制。     

一种用于高频超声探头的扫描电机及控制系统

对于以体表器官为主要应用对象的甚高频超声来说,扇扫方式下超声对组织的入射角在整个成像平面上分布极不均匀,会导致图像边缘部分的成像质量严重下降问题。文中提出了一种侧面输出的音圈电机及其伺服控制系统,用于高频超声探头的线性扫描。伺服系统采用STM32F103作为主控芯片,光电编码器作为位置传感器,同时使用PD算法对驱动电压进行PWM调节。系统仿真和实验选择了适当的控制参数,实验结果表明,该电机及其控制系统具有结构简单、精度高的优点,符合超声成像的要求。     

基于音圈电机伺服控制的应用研究

随着电机控制技术的不断发展,传统的伺服电机控制方式已经不能适应高速度、高精度控制运动的要求,而直线电机的直接驱动方式由于取消了一切中间传动环节,具有结构简单、动态响应快、速度快、精度高、振动和噪音小等优点,在各类高速、高精度加工设备中具有广阔的应用前景。介绍了音圈式直线电机的结构特点和工作原理,阐述了音圈电机的伺服控制技术,并介绍了音圈电机在封装设备中的实际应用。     

卡尔曼滤波器在抑制力矩扰动中的应用

在光电稳定平台中,摩擦力矩以及探测器制冷机扰动力矩都是影响平台稳定精度的主要扰动源之一。为了克服经典控制方法对机载光电稳定平台探测器制冷机扰动力矩和轴系摩擦力矩抑制能力的不足,在机载光电稳定平台中引入卡尔曼滤波器算法,其作用在于用递推算法将系统及随机测量噪声滤掉。仿真结果表明,采用此方法可以有效抑制轴系力矩扰动。与普通PID 校正算法相比,采用卡尔曼滤波器闭环校正算法的调速精度由40%提高到优于1%。达到了提高稳定精度,克服噪声干扰的目的。