基于迟滞观测器的压电工作台自适应控制

为提高压电陶瓷驱动的微定位工作台的精度和速度,设计了一种基于迟滞状态观测器的自适应控制系统.在分析压电陶瓷迟滞非线性特性和工作台结构的基础上,建立了压电工作台的动态迟滞模型.迟滞观测器用于估计由位移偏差、传递函数、迟滞变量和扰动而产生的不确定误差,对神经网络控制器的输出量进行补偿,使工作台的位移跟随参考值.基于李雅普诺夫稳定理论推导了迟滞观测器的自适应调节律.实验结果表明,采用带有迟滞观测器的自适应控制系统时,在30μm、1 Hz正弦信号作用下,工作台的平均定位误差从之前的0.39μm减小到了0.19μm,对迟滞特性的非对称拟合平均误差由0.42μm减小到0.22μm,在10μm阶跃输入时的平均定位误差从0.22μm减小到了0.13μm,稳定时间由0.19 s缩短为0.08 s,定位工作台的性能得到明显的改善,能够满足实验要求.     

基于PI迟滞模型的压电驱动器自适应辨识与逆控制

压电陶瓷驱动器的迟滞非线性特性严重影响了其跟踪定位精度,甚至引起闭环系统失稳.本文采用经典PI模型描述压电驱动器的迟滞非线性,利用自适应投影算法对PI模型的权向量进行在线辨识,并与传统的最小二乘辨识方法进行比较.迟滞PI模型的优点是模型存在解析逆,因此本文对压电驱动器采用自适应逆跟踪控制,利用驱动器的输出位移与参考位移之差使用自适应投影算法在线辨识PI模型的权向量,并计算PI逆模型的权向量和阈值,最终得到要输入的电压值.最后实验结果表明自适应逆跟踪控制比传统的逆模型跟踪控制精度提高了49.8%.     

一类新离散混沌系统的前馈控制方法

用离散混沌系统状态变量的前向演化偏差设计了一个新控制器,对混沌吸引子中不稳定低周期轨道进行闭环稳定化控制.用非线性系统稳定性理论,证明了受控系统在原系统不稳定不动点处的稳定性系数的绝对值小于1.通过对一类新离散混沌系统的数值仿真,证实了本文提出的闭环前馈控制方法的有效性与鲁棒性.     

压电驱动器的非对称迟滞模型

为了补偿压电驱动器的非对称迟滞,提出了改进型Maxwell迟滞模型.Goldfarb提出的经典Maxwell迟滞模型由多个基础单元并联叠加而成,其基础单元为单个弹簧-物块单元,迟滞特性为平行四边形,故只能描述对称迟滞.为了能描述压电驱动器非对称迟滞,提出了基础单元迟滞特性为梯形的模型.为了简化算法程序,将梯形单元优化为两个三角形单元组合而成.为了验证该模型,以压电工作台为实验对象,运用该迟滞模型的逆模型进行迟滞补偿控制.单独的迟滞逆模型前馈开环控制实验结果表明,位移跟踪相对误差从7.37％降到了1.56％,输入输出基本呈线性关系.逆模型结合PID复合反馈闭环控制实验结果表明,位移跟踪相对误差进一步降低到0.53％,输入输出呈很好的线性关系.这表明本文所建立的迟滞模型能很好地描述压电驱动器非对称迟滞特性.     

转子振动的前馈自学习控制

针对转子轴承系统由不平衡引起的振动，提出不需建立对象数学模型、能够在转子工作转速下进行实时在线主动控制的前馈自学习控制方法。对这种控制方法在转子不停车的情况下自动实现不平衡振动的识别和控制过程的理论及算法进行了论述和推导。最后在单盘对称转子轴承系统上进行了实验验证，实验结果证明该基于减振原理的控制方法对不平衡振动具有较好的抑制能力。     

自适应前馈振动主动控制的参数选择与稳定性

基于自适应滤波的自适应前馈振动主动控制系统的等效传递函数，对控制系统的参数选择及稳定性进行研究。将受控结构模型变换到Ｚ域，推导控制系统的等效Ｚ域传递函数，把朱利（Ｊｕｒｙ）稳定判据引入控制系统的稳定性研究，探讨采样频率、滤波器阶数、参考信号等对系统稳定性的影响，得出了具有指导意义的结论     

基于滞环控制的三相电压型PWM整流器仿真研究

针对间接电流控制动态性能的不足,采用滞环比较PWM跟踪控制技术,提高了系统的动态响应速度.分析了开关频率与交流侧滤波电感及环宽的关系,并对系统参数进行了优化.采用MATLAB/Simulink软件搭建系统仿真模型,对方案进行了仿真验证.结果表明:滞环电流控制方案下的交流侧谐波畸变率(THD)值为3.31％.     

压电致动快速刀具伺服迟滞非线性的分数阶模型

在复杂曲面或功能结构的超精密车削以及主动误差校正车削中,利用快速刀具伺服(FTS)受到了学术界和工程界的广泛关注.然而,无论采用哪一种驱动方式,FTS皆存在难以模型化的迟滞非线性,从而制约了FTS跟踪性能的提高.本文利用分数阶微积分理论,针对压电致动型FTS的迟滞非线性建立了等效的分数阶动力学模型,得到了压电致动型FTS的传递函数.利用一种改进的差分进化算法进行了模型参数的辨识.通过正弦波及三角波信号激励的实验结果表明,针对压电致动型FTS所提出的分数阶模型建模误差小于4％,具有预期的模型精度.本研究为FTS的迟滞非线性建模提供了一种简单有效的新方法,对于提高FTS运动轨迹的跟踪控制性能具有重要意义.     

基于前馈预测的电液伺服PID控制系统

根据预测控制思想,针对已有的电液伺服调速系统模型,设计了一种基于前馈预测的PID控制系统。该控制系统不依赖对象的精确数学模型,利用预测控制的快速性以及自适应性等特点,通过滚动优化与PID相结合来确定系统当前时刻的控制量。仿真实验结果表明,该文建立的新型控制器能够满足现有的电液伺服调速系统的控制性能要求,实现对该系统的快速精确控制。     

A Synthesis of Feedback and Feedforward Control for Process Improvement Under Stationary and Nonstationary Time Series Disturbance Models

Process adjustment strategy is an important part of the process improvement methods. The feedback control technique is used to compensate for the deviation of the output, and it has been intensively investigated. For continuous improvement and proactive strategies, feedback control has a delay and thus is not the ideal solution. In this article, motivated by a realistic manufacturing example, we propose the periodic shift disturbance models and investigate the feedforward control application from a new disturbance decomposition framework. We combine feedforward control with feedback control for maintaining the stability of the process and delivering products at target values. Then, we evaluate the performance of different control strategies for various disturbance models by using the output mean square error criterion. Sensitivity analysis of these control methods is made on different model parameter spaces, and robustness analysis for both model parameter and model structure misspecifications is presented. Two simulated examples show that the proposed control strategies can significantly reduce the variation of an evolving disturbance process. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

压电式二维微动工作台的迟滞补偿与解耦控制

为了提高压电式二维微动工作台的定位精度,基于改进的Prandtl-Ishlinskii模型设计了前馈与解耦控制器,并结合反馈控制器开发了复合控制系统.在分析x与y方向电压与位移之间迟滞关系的基础上,前馈控制器通过改进的Prandtl-Ishlinskii模型描述迟滞的逆过程,分别补偿了x与y方向的迟滞.解耦控制器通过改进型Prandtl-Ishlinskii模型估算耦合位移值,修正驱动电压,抵消耦合效应引起的位移.复合控制系统结合了前馈与解耦控制器,并加入PID反馈控制进一步提高定位精度.实验结果表明:控制前,x方向与y方向定位误差的最大绝对值分别是4.16μm和4.18μm,而采用复合控制后定位误差的最大绝对值降为0.06μm和0.07μm.这种复合控制方法能够补偿压电式微动工作台的迟滞非线性,无需改变结构或更换零件就能减小耦合效应,有效地提高微动工作台定位精度.     

SZPT数字制版控制条的结构及功能

介绍了深圳职业技术学院研发的计算机直接制版控制条"SZPT数字制版控制条"的组成、等间隔平行线区、分辨率平行线区、星标、S检测控制区、尖点区和棋盘形状区等各控制区的构成及其主要控制功能,并给出SZPT数字制版控制条的主要运用过程.     

剑杆织机前馈-反馈张力控制系统的分析与设计

在分析剑杆织机张力控制中噪声源及噪声特性的基础上,提出控制结构和控制器的设计方法,选择合适的模拟低通滤波器,对检测通道的高频振动信号和随机噪声进行滤波.针对周期性低频振动噪声,一方面,采用频谱分析定周期+相干平均法定信号的方法估计模拟低通滤波器后的周期性振动噪声,并在反馈通道进行补偿,提高控制性能;另一方面,采用频谱分...     

柔印制版质量数字化控制方法的研究

柔性版制版质量控制是柔性版印刷品质优劣的关键,通过分析柔性版制版过程各环节质量控制要素及其控制参数,建立了一套数字化的制版质量控制参数的获取与优化方法。对柔印标准化管理有积极推动作用,对实际生产有一定指导意义。     

板材厚度在线测控软件的设计

文章阐述无油轴承板材生产过程中厚度自动控制系统的软件设计。采用磁栅传感器实现三路厚度测量、PC I2394数据采集卡实现数据采集,PC I8132运动控制卡实现电机控制,软件实现采样数据平滑处理、动态显示、生产信息输入和测量信息输出等测量功能;并且根据厚度测量结果,实时调整板材轧制间隙,实现了板材生产过程中的厚度自动控制。     

一种改进的形状记忆合金驱动器自适应控制算法的初步研究

针对形状记忆合金驱动器的非线性迟滞特性,提出了一种改进的自适应控制算法.该算法以MKP逆模型为前馈补偿器,通过选择性自适应律调整模型参数,从而实现动态磁滞补偿,以达到实时准确控制.采用仿真实验对其性能进行了初步验证.结果表明,该算法具有收敛速度快、运算负荷小、抗噪能力强等优点,适合于实时控制应用.     

柔性板的多变量频域辨识及其主动控制

从控制系统的角度出发，利用压电陶瓷作为传感器和作动器，研究了二维柔性板的多变量频域建模问题。对一个柔性板物理实验系统．采用最小二乘法在频率域中建立了二输入二输出传递矩阵描述，设计了基于辨识模型的多变量最优调节控制器，并在上述柔性板物理实验系统上针对初始扰动、持续正弦扰动、窄带随机扰动等典型形式的扰动进行了实验验证。结果显示，控制对象的弯曲和扭转振动模态都得到了有效抑制。由此证明了辨识模型的有效性，同时也表明采用集中参数模型在一定的范围内是可以描述本质上是无穷维分布参数系统的。     

粘弹性边界条件弹性板的最优控制

本文研究在给定空间控制特殊边界条件带加强项的弹性板的问题;首先用不动点原理证明状态方程解的相关正则性,运用Sobolev空间理论,Young、Gronwall、Holder等一些常用不等式得出状态方程弱解的先验估计:其次选择合适的目标函数,从前面得到的先验估计可以知道状态方程的解的范数在给定的空间有界,所以存在收敛子序列,由此证明最优控制的存在性。     

复合材料层合板智能结构主动振动控制的边界元法

利用边界元法模拟智能结构的振动控制，推导出具有压电传感器及致动器的复合材料层合板的边界积分方程，应用负速度反馈控制律，研究了复合材料层合板智能结构主动振动控制问题，算例分析证明该方程的正确性。     

Dispersion of Thermoelastic Waves in a Plate With and Without Energy Dissipation

In this paper, the dispersion and energy dissipation of thermoelastic plane harmonic waves in a thin plate bounded by insulated traction-free surfaces is studied on the basis of three generalized theories of thermoelasticity. The frequency equations corresponding to the symmetric and antisymmetric modes of vibration of the plate are obtained. Some limiting and particular cases of the frequency equations are then discussed. Results obtained in three theories of generalized thermoelasticity are compared. The results for the coupled thermoelasticity can be obtained as particular cases of the results by setting thermal relaxations times equal to zero. Numerical evaluations relating to the lower modes of the symmetric and antisymmetric waves are presented for an aluminum alloy plate.