宏微复合平台切换定位的耦合效应与解耦控制

为了实现宏微复合平台的精密定位,防止压电陶瓷行程饱和,对宏微平台之间的耦合影响进行了研究,分析了宏微平台耦合效应的产生机理,提出基于干扰观测器的前馈补偿解耦复合PID控制方法,保证微平台对宏平台误差的精密补偿。通过对直线电机系统和宏微平台之间的耦合传递函数进行模型辨识,设计了干扰观测器(DOB)和前馈补偿解耦控制器,并结合PID控制组合成为复合控制,在宏微复合平台上开展实验研究。实验结果表明:复合控制下的宏动台耦合位移的绝对值平均减小79.46%,压电陶瓷进行微定位时的行程平均减小38.83%,微定位时间至少减小43.37%。从而验证了该文所提方法的有效性。     

分数阶控制器在压力机位置伺服控制系统中的应用研究

针对压力机位置伺服控制系统的大惯量、强非线性等问题,提出一种基于分数阶微积分的分数阶PIλDμ矿控制策略,给出了分数阶控制器的数字实现方式.分数阶控制器的分数阶微积分可以增加传统PID控制器的设计灵活性和系统的稳定性.为验证分数阶控制器的控制效果,在Matlab/Simulink下建立了压力机位置伺服系统模型.仿真结果表明:分数阶控制器的控制效果优于传统的整数阶控制器.     

精密微塑性成形系统的研制

随着微型零件尺寸的减小,对成形设备提出了更高要求,传统的塑性成形设备难以在小行程下实现载荷和位移的精确控制。针对微成形的特点研制了精密微塑性成形系统,设计了宏动／微动相结合的驱动系统,微动部分使用压电陶瓷作为驱动器,宏动部分采用精密丝杠旋钮来实现,借助数据采集系统进行数据的实时采集和处理,使用成形工艺控制器对微成形过程进行精确控制,该系统可以对模具进行加热以实现等温成形,由温度PID控制器控制。使用该精密微塑性性成形系统进行了微成形试验,所成形的微型齿轮零件质量良好。     

电液伺服系统的分数阶PID控制研究

针对三阶电液伺服系统,提出了一种新的PID控制器,把传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,它不仅适用于分数阶系统,也适用于整数阶系统,并能取得一些优于整数阶PID控制器的效果.用滤波方法进行分数阶的微积分运算,直接求出传递函数,用Matlab/Simulink构造了PID模型,可直接在其它仿真系统中调用.仿真结果证明了该方法的正确性.     

基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制的研究

为了适应电液伺服系统的非线性特征,提高它对期望位置跟踪的准确性,提出基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制方法。在对电液伺服系统进行建模的基础上,分析其工作过程,并得出伺服阀内流量的连续方程以及活塞的运动方程,建立了电液伺服系统中伺服阀的一阶模型。通过分析PID控制器,构建了鲁棒性能较好的分数阶控制器,加入了调节参数,以更好地调节控制系统的动态特性。采用遗传算法对分数阶控制器的相关参数进行调整,使其能够更好地适应电液伺服系统的非线性特征,从而控制电液伺服系统准确地对期望位置进行跟踪。实验中利用设计的分数阶控制器对阶跃以及正弦期望位置轨迹进行跟踪,以测试其控制性能。从测试结果可见:相对于粒子群控制器,采用分数阶控制器跟踪阶跃和正弦期望位置轨迹时,产生的最大超调率分别减少了7.56%和8.75%,说明设计的分数阶控制器能够较好地控制电液伺服系统对期望位置轨迹进行跟踪。     

分数阶控制及PIλDμ控制器的设计与进展

随着计算机技术的快速发展,近年来关于分数阶控制(特别是分数阶PID控制)的理论与应用研究愈来愈受到重视,基于传统PID控制理论发展的分数阶PIλDμ控制器的分析与设计得到了进一步的发展.本文在简单介绍分数阶微积分的基础上,重点介绍了近年来分数阶控制几个方面的进展,最后介绍了需要进一步研究的问题.     

三自由度混合电磁轴承的参数设计与控制系统实验研究

将永磁铁改为插槽式改进了三自由度混合轴承结构。设计系统的控制器,采用现代工业最常用的控制形式——传统PID控制、非线性补偿PID控制以及基于遗传算法的PID控制方法对电磁轴承的控制效果进行比较研究。利用MAT-LAB中的Simulink模块库对所设计的PID控制参数进行调试整定。结果表明:非线性补偿PID控制明显优于传统的PID控制,基于遗传算法的PID控制方法控制效果最优。     

分数阶PID在基于Internet的液压位置实时控制系统中的应用研究

介绍基于Internet的液压位置实时控制系统的概念及挑战。针对基于Internet控制系统中的时延问题,提出对液压位置实时控制系统采用分数阶PID控制方法,并利用MATLAB/Simulink与AMESim的联合进行仿真研究,又采用MAT-LAB/XPC开展实验验证。仿真与实验结果表明:采用分数阶PID控制方法可以有效地补偿网络时延对液压位置实时控制系统造成的影响,且鲁棒性与控制效果明显优于整数阶PID控制方法。     

采用电动液压执行机构对机床进行主动隔振研究

地面振动容易使机床超过允许的加工或测量偏差,从而影响机床的加工质量。提出一种新型电液执行机构对机床进行振动隔离,构建机床主动隔振系统,采用神经网络PID控制器实现机床主动隔振系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。分析机床主动隔振系统的结构,建立机床主动隔振系统中电液执行机构以及机床的动力学模型,将执行机构的数学模型耦合到机床的虚拟模型。基于神经网络与PID控制器,开发神经网络PID控制器。采用MATLAB对机床主动隔振系统进行仿真,同时与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。结果显示:神经网络PID控制器控制下的工作台以及工具中心点位移振幅相比传统PID控制器减少30%～82%,采用神经网络PID控制器控制后,控制精度更高,隔振效果也更好。采用神经网络PID控制器的电液执行机构能够有效地衰减并隔离地面运动。     

一种新型模糊神经网络滑模控制器设计北大核心

针对基于PID算法的永磁同步电机矢量控制系统易受系统不确定性影响(负载扰动、模型参数变化)的问题,提出一种新型模糊神经网络滑模控制器。首先,在传统滑模控制的基础上,利用模糊神经网络控制器(FNN)构成滑模控制器(SMC)的切换控制项来完成对系统不确定性因素进行逼近以及对滑模控制切换增益的调节;其次,利用麻雀搜索算法来实时更新模糊神经网络滑模控制器参数,为了加快SSA的收敛速度以及防止其陷入局部最优,利用分数阶微积分对传统麻雀算法进行改进;最后,进行了仿真验证,表明所设计的新型模糊神经网络滑模控制器具有较强的鲁棒性和动态性能。     

二次调节转速系统的自适应神经模糊PID控制

阐述二次调节转速系统的原理并建立其数学模型.针对系统参数时变、非线性的特点,设计一种自适应神经模糊PID控制器,该控制器利用PID算法实现准确控制,通过神经模糊控制提高控制的自适应性.利用MATLAB模糊逻辑工具箱对系统进行仿真,并与传统PID控制进行比较.结果表明:采用自适应神经模糊PID控制,系统响应快、超调小、过渡时间短、能够较好地抑制干扰,具有良好的动态特性和稳定性.     

基于ASGSO的数控机床进给伺服系统分数阶控制

为满足数控机床对加工精度的要求,针对交流永磁同步电机驱动的进给伺服系统在不同工况下存在的扰动、摩擦、变负载、惯性力矩等非线性问题,设计一种自适应步长的萤火虫算法(ASGSO)优化的分数阶PID控制器(ASGSO-FOPID)。FOPID控制器相比传统控制器动态性能突出,能够对非线性环节进行更好的控制。利用ASGSO算法全局搜索能力,获得最优数控机床进给伺服系统分数阶PID控制器参数。建立数控机床进给伺服系统模型,分别采用PSO-FOPID、状态转移STA-FOPID、ASGSO-FOPID控制进给伺服系统进行对比。仿真和实验结果表明：提出的ASGSO-FOPID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、精度高等优点,该方法能够有效地提高数控机床的定位精度和加工精度。     

轧机独立传动系统的PID与状态观测组合控制

为了提高轧机多电机传动系统的同步性,提出了参数自学习PID与状态观测的组合控制方法,分析了轧机主传动系统的工作原理,建立了电机-轧辊的二质量旋转体模型。设计了参数自学习PID控制的同步控制器,基于BP神经网络进行参数自学习,实现了实时的最佳PID控制。为了消除传动轴扭振引起的系统震荡,设计了状态观测器,对轧辊转矩进行预先估计和补偿;同时,将状态观测值进行反馈,实现极点配置,获得了期望的极点位置和控制性能。经验证,与单独使用参数自学习PID控制器相比,组合控制器在启动阶段的调节时间降低了81.8%;在受扰阶段的最大同步误差降低了87.4%,调节时间减少了29.3%。以上数据说明PID与状态观测的组合控制器能够实现较好的同步控制效果,且抗干扰能力较好。     

改进预估模糊PID控制在气动阀门定位系统中的应用北大核心

针对工业中常见气动阀门定位控制系统中的大惯性、时滞性等问题,在建立并辨识得到系统简化模型的基础上,提出了一种基于改进预估模糊PID的控制方法。在传统PID控制的基础上引入变论域模糊控制器和改进型Smith预估器以提高控制系统的自适应能力并补偿纯滞后环节;针对论域伸缩因子参数难整定的问题,采用加入多种群和自调节交叉变异概率的改进型遗传算法对其进行参数寻优,在改善传统遗传算法早熟现象的同时,以获取最优的控制器参数。仿真和实验结果表明,所提出的控制方法在气动阀门定位系统中的应用较传统PID控制和Smith预估模糊PID控制,有效提高了系统的动静态性能,且具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于PLC的MIG焊送丝机控制系统

目前针对国内MIG焊送丝机普遍采用电压负反馈的常规PID控制,控制参数无法在线调节,送丝平稳度不高、送丝系统动特性差等缺点,设计了一种基于模糊PID控制器的闭环送丝机速度调节系统。阐述送丝机速度调节原理,建立模糊PID控制器隶属函数和模糊规则表,给出模糊PID控制的PLC程序实现方法。     

二次调节转速控制系统的H∞鲁棒控制策略研究

基于二次调节加载试验台系统,针对二次调节转速控制系统存在模型参数不确定性以及力矩扰动,通过选择合适的加权函数将二次调节转速控制转化为H∞混合灵敏度问题.建立了二次调节转速控制系统数学模型,并采用H∞优化方法设计了鲁棒控制器.最后对二次调节转速控制系统进行了仿真研究,结果表明采用鲁棒控制器的转速系统较传统的PID控制的控系统具有更好的鲁棒稳定性和抗干扰性能.     

大时滞大惯性变频泵控马达调速系统研究

针对大时滞、大惯性负载变频泵控马达调速系统动态性能差的特点,提出了采用极点配置最优预报自校正PID控制.介绍了极点配置最优预报自校正PID控制器的结构和算法.仿真结果表明,基于极点配置最优预报自校正PID控制器不仅具有良好的动态特性,很强的鲁棒性和自适应性,而且调节快速,参数整定方法简单.     

音圈电机驱动微定位平台线性自抗扰滑模控制

针对音圈电机驱动柔性微定位平台控制速度和精度低以及抗干扰能力弱等问题,设计了一种将滑模控制和线性自抗扰控制相结合的复合控制器来提高平台系统的控制性能。首先,搭建了音圈电机驱动复合双平行四杆柔性机构的微定位平台和实验系统,并进行了系统辨识;其次,设计了线性自抗扰控制器,利用线性扩张状态观测器估计系统的内外扰动并在线进行扰动补偿,针对线性自抗扰控制器性能优化上的局限性,提出滑模控制器解决相位滞后问题来进一步提升轨迹跟踪精度;最后,利用所搭建的实验平台对控制方法进行了实验验证。结果表明,滑模和线性自抗扰复合控制器能够很好地克服内外干扰,与经典PID控制和单独的线性自抗扰控制相比,跟踪正弦波信号的最大误差分别减小了52.98%和21.26%,满足了微定位平台高精高速的控制要求。     

内模控制在液压伺服系统中的应用

针对液压伺服系统控制的复杂性,提出了一种基于内模控制原理的双闭环PID控制方法。该方法利用PID控制的抗扰性实现内环的比例控制,并将被控对象转化为含时滞的一阶惯性环节,且对时滞环节进行1／1Pade逼近,再利用内模控制原理实现外环控制,可获得与内模控制器等效的低通滤波器和PID控制器。给出了内模控制器设计的具体步骤,通过仿真实验证明该方法比常规PID控制器具有较强的抗扰性和鲁棒性,且有较高的工程应用价值。     

BP神经网络PID控制对液压控制系统的改进

闭式压力机的滑块在与工件接触过程中需要精确的位移控制,基于闭式压力机液压伺服系统的大惯性、时变性、高度非线性以及无法获得相对精确的数学模型等特点,单纯的PID控制器很难达到理想的控制效果。将BP网络与传统PID控制器结合,通过实时检测滑块在不同时刻的实际值、设定值和误差值,利用神经网络的在线自学习能力,在线调整PID参数KP、KI、KD,实现PID参数的最优组合,而且能够实现比较精确的滑块位移控制,控制性能明显优于传统PID控制器。通过仿真曲线对比分析可知,BP神经网络PID控制器对液压伺服控制系统的改进是非常有效的。