电液位置伺服系统低阶自抗扰控制研究

电液位置伺服系统是一种时变非线性、外部扰动未知且数学模型复杂的高阶系统,对其采用的高阶自抗扰控制方法,需要整定参数较多,模型结构复杂,在实际工程应用中难以实现。针对这个问题,对电液位置伺服系统的一阶和二阶自抗扰控制(ADRC)性能进行研究,实现电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制。基于Simulink建立的电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制系统,给定阶跃和正弦信号指令,并对系统施加一个负载扰动力,分析系统的响应速度、准确性和抗干扰能力。结果表明,一阶和二阶自抗扰控制都可以使电液位置伺服系统达到稳定状态,且二阶非线性自抗扰控制系统响应速度更快,控制精度高,鲁棒性更强。     

自抗扰控制在电液伺服系统中的应用研究

针对某大功率电液伺服系统存在严重非线性、时变性和强干扰问题,为保证系统的静、动态品质,采用自抗扰控制器（ADRC）,使系统具有很强的鲁棒性。仿真表明,所设计的自抗扰控制器能够保证大功率电液伺服系统的静、动态性能。     

电液位置伺服系统降阶自抗扰控制

针对传统自抗扰控制应用于电液位置伺服系统时存在观测器阶数过高,造成状态观测器观测变量多、负担重、相位滞后严重及系统响应超调大等问题,采用降阶自抗扰控制方案进行处理。将系统位置信息视为已知,以降低观测器阶数,可有效削弱观测滞后、降低系统超调、提高系统抗扰能力,同时减少了控制器待整定参数,提高系统的稳定性。采用MATLAB与AMESim进行联合仿真。结果表明：与采用传统自抗扰控制器的系统相比,采用该控制策略的系统超调量降低79.8%,调整时间缩短22.7%,改善了电液位置伺服系统的控制性能,具有更优的抗扰性能。     

电液位置伺服系统高增益自抗扰控制

针对电液位置伺服系统采用自抗扰控制策略时,存在因系统阶数过高导致状态观测器需观测的变量多、观测信息相位滞后以及易引起系统响应滞后及超调等问题,采用高增益自抗扰控制方案。对系统模型进行降阶处理,以简化控制器结构,减少待整定参数;在传统扩张状态观测器的基础上,进一步对系统总扰动的微分信号进行观测,观测系统扰动的变化趋势,产生有效的超前补偿信号,从而提高系统控制性能及抗扰能力。最后,通过MATLAB与AMESim进行联合仿真。结果表明：该控制方案相比于传统自抗扰控制,系统超调量降低85%,响应速度提高47.7%,并有效提高了系统抗干扰能力,具有更优良的动态及稳态性能。     

立辊电液伺服系统的线性自抗扰控制

针对热轧立辊电液伺服系统控制精度问题,提出一种基于线性自抗扰控制器(LADRC)的控制方法.LADRC与传统的ADRC相比:去掉跟踪微分器(TD),只由线性扩张状态观测器(LESO)和线性组合(LSEF)组成,这两部分只用线性函数实现,可直接用Simulink模块建模.推导出LADRC参数的整定公式,使参数调整过程大为简化.另外所采用的LADRC阶次比常规方法低一阶,由此产生的误差,再加上其他未知不确定外扰和未建模动态,都归结为一个综合扰动量,由LESO对其进行观测和补偿.仿真结果表明:LADRC控制器比传统的PID控制器具有更好的抗扰动能力、更强的鲁棒性.     

基于自抗扰控制的直驱电液伺服系统仿真研究

针对直驱式电液伺服系统中存在的非线性特性和外部扰动导致系统流量供给不平衡问题,基于自抗扰控制理论,提出一种基于三阶线性自抗扰控制的液压缸位置控制方法,实现直驱式电液伺服系统电机转速与液压缸位置的闭环控制。同时针对传统系统建模不精确导致控制效果差的问题,在理论分析的基础上,结合电液伺服系统的性能和实际工况,基于AMESim建立直驱式伺服液压系统仿真模型。通过建立AMESim和Simulink的联合仿真模型,验证控制器的有效性。结果表明：该控制策略可以有效消除由于流量供给不平衡导致的液压缸在换向运动时出现位移波动,液压缸位移的平均绝对百分比误差为4.4%,较好地实现位置跟踪。在外负载扰动的情况下,系统具有较强的抗干扰能力,从而保证系统的稳定性。     

电液舵机的自抗扰控制研究

采用直驱式伺服控制的新型电液舵机系统具有非线性程度高、系统响应慢、易受外界负载扰动等特点,传统的PID控制器无法抵抗外界干扰,对大工况变化系统控制效果差。为克服传统PID控制器的缺点,安排了过渡过程,调节系统的响应过程以降低启停过程的动态冲击;设计了扩张状态观测器,估计补偿系统受到的水动力负载扰动;进一步通过非线性控制规律组合,增加了系统的响应速度。基于设计的自抗扰控制器,采用了MATLAB和AMESim联合仿真研究。与传统的PID控制器对比:运用自抗扰控制的电液舵机,启停过程更加平滑;控制特性不变的情况下系统抗干扰能力得到进一步增强。     

液压位置伺服系统的自抗扰控制

由于闪光对焊过程中液压伺服系统存在非线性、参数时变性和强干扰性等特点,传统PID控制在控制精度上难以满足要求。依据液压伺服系统的主要影响因素和工艺要求,设计了三阶非线性自抗扰控制器。建立了液压伺服系统的数学模型,利用AMESim和Matlab软件对液压系统进行联合仿真,并将仿真结果与采用PID控制器的仿真结果进行对比。结果表明:该控制器优于传统的PID控制器,满足了液压位置伺服系统的控制要求,具有很强鲁棒性和抗干扰能力。     

电液伺服系统的预设性能自适应抗扰控制

针对电液伺服系统中的扰动抑制问题,提出一种预设性能自适应抗扰控制器。在所提出的控制架构中,针对所考虑的电液伺服系统动态模型设计一种自适应扩张状态观测器,对系统中所存在的内外集总干扰进行估计,并利用自适应的形式动态调节观测器增益。设计一种预设性能的自适应反步控制器补偿干扰,并控制系统输出误差在预期的区间内收〖JP2〗敛。在反馈控制器的设计中,利用神经网络逼近未补偿扰动及虚拟控制律的导数。利用Lyapunov理论分析系统的稳定性。通过仿真试验验证所提方法的有效性,并与传统控制方法进行比较。结果表明：所提出的控制方法具有更好的伺服和抗扰性能。     

基于自抗扰控制永磁同步电机交流伺服系统研究

以一种用于电机测试设备的全闭环三轴交流伺服驱动自动定位安装台架为研究平台,针对三轴传动系统升降Z轴在工作工程中存在的干扰力矩严重影响永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)伺服系统性能的问题。为了克服电机及负载在内的广义被控对象不确定性因素和非线性因素对系统性能造成的影响,提出了一种改进的基于自抗扰控制器(Auto Disturbance Rejection Controller,ADRC)的PMSM位置伺服系统。自抗扰控制将系统所有扰动量作为系统的一个状态变量,利用扩张状态观测器对扰动进行在线估计,并根据估计结果对扰动进行前馈补偿控制,从而抑制扰动对整个伺服控制系统的影响。最后,通过搭建Matlab/Simulink仿真实验平台,实验结果表明,自抗扰控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性,控制系统具有优良的动态性能。     

主动调平多工位伺服油压机控制系统开发

介绍采用运动控制器与PLC通过数据通信作为主控,对两套伺服泵组、插装阀系统及油缸进行调平同步控制,同时增强了抗偏载能力,从而满足压制成形精度高的要求,辅以SSI通信接口的位移传感器进行位置检测,并在控制算法上采用前馈增益方式,有效提升整套控制系统的调平精度和控制精度。     

60MN水压机油控水系统建模及控制特性研究

介绍了60 MN水压机的系统组成及工作原理,并采用机理建模的方法建立了水压机油控水系统的数学模型及控制框图。通过实验与仿真对比,分析空载大行程、重载小行程及高频小行程3种典型工况下的水压机油控水系统控制特性,并实验验证数学模型的准确性,进而研究水系统管道长度、主分配器手柄死区角度及活动横梁质量对水压机油控水系统控制性能的影响。研究表明,60 MN水压机在以上3种典型工况下具备较好的工作性能,若希望进一步提高水压机油控水系统的响应速度,可以从电液伺服系统和水系统两方面进行控制及优化设计。其中水系统的管长、主分配器死区、活动横梁质量均会对水压机油控水的控制性能产生不同程度的影响,在水压机结构优化设计时应重点考虑。     

基于PROFIBUS-DP的电液伺服网络控制系统

采用PROFIBUS-DP对电液伺服系统实现分布式控制。详细论述了PLC在系统中的配置以及PROFIBUS-DP系统的组成,给出了DP通信的软件实现方式。该集散系统通信速度快,可靠性好,具有很强的抗干扰性。最后对液压缸进行了位置运动控制实验,实验进一步证明该系统的可靠性和有效性。     

165 MN自由锻造油压机的液压控制系统

自主研制了超大型自由锻造设备--165MN油泵直接传动自由锻造油压机.给出了该压机的主机结构型式及主要技术参数,比较了液压机的液压控制类型,并就其液压控制型式、油泵直接传动系统的技术难点、控制系统中动力系统、主控系统、低压充液系统、外控系统和循环系统等作了深入的分析和研究.     

12MN/20MN框架双动油压机伺服节能改造

介绍了12MN/20MN框架双动油压机采用伺服电机驱动双联泵取代原三相异步电动机驱动恒功率变量泵的节能改造方案,并对伺服驱动控制的应用和机床动作进行了介绍。同时该机床增加有平衡缸装置,提高了机床的工作效率。通过改造,可实现节能47%,噪声明显降低,连续运行4小时油温在环境温度基础上仅升温15℃。     

10MN/16MN数控高性能拉深液压机液压系统研究

介绍了提高双动拉深液压机高性能的关键液压技术.分析了影响液压机快速平稳运行和压边滑块四角调平的原因,并对其液压回路分别进行了研究.解决了双动液压机速度慢和精度低等技术难题,有效提高了生产频率和综合性能.     

40MN板片液压机液压系统设计

本文介绍了40MN板片液压机的液压系统的设计与分析。主泵选用恒功率变量泵,加压时,主缸工作速度通过恒功率泵自身流量曲线调节,减少整机功率,大大提高工作效率。     

24MN玻璃钢制品液压机控制系统的研制

24MN玻璃钢制品液压机有其特殊的工艺要求,需要对液压机的压力、速度和平度进行控制.为此设计了液压系统的结构,采用八缸框架式结构,并提出PLC与Trio控制器相结合的控制方案.PLC主要负责系统运行、维护与模式切换.Trio控制器依靠设计的控制算法,调节比例伺服阀,以控制压力、速度和平度.通过调试,系统运行良好并实现了要求的控制目标.     

80MN锻造液压机液压控制系统的研制

研制了具有等温锻功能的80 MN锻造液压机液压控制系统.针对能量损耗低和控制精度高的要求,采用了西门子S7-400 PLC与Trio控制器相结合的控制方案,PLC实现液压泵的控制、电液伺服阀的切换、工作台控制、加热与冷却系统控制、润滑系统控制及安全监测;Trio完成速度控制与平度控制的任务,获得了预期的控制结果.     

63MN锻造液压机控制系统的研制

开发了具有热模锻和等温锻功能的63 MN锻造液压机的控制系统.下位机采用西门子S7-300与trio控制器相结合的方案,由trio控制器实现微速及同步调平控制的核心算法,西门子PLC完成工作台、电液操作、动力系统、润滑系统以及安全系统的控制,上位机采用WinCC编程实现设备运行状态、参数设置、故障监控等功能.运行实践表明,该系统等温锻工作速度控制在0.02～0.5 mm·s~(-1),热模锻工作速度控制在0.50～10 mm·s~(-1),调平精度小于0.05mm·m~(-1).