伺服系统的反馈控制设计研究综述

伺服系统广泛应用于工业和国防的各个领域,例如射电望远镜天线伺服系统、雷达伺服系统、动中通伺服系统、硬盘驱动伺服系统、金属切割系统和数控机床等.为了满足伺服系统的高性能要求,先进的控制算法设计越来越受到关注.本文以天线伺服系统和硬盘驱动伺服系统为例,阐述了伺服控制系统中普遍存在的高频谐振、带宽约束和外界扰动等共性问题,从系统的干扰抑制、跟踪性能和鲁棒稳定性问题的角度,归纳了伺服系统主要的控制器设计方法.     

基于滑模控制的伺服系统的建模与仿真

采用Stribeck摩擦模型,对转台伺服系统进行建模并设计了相应的滑模控制器,并对其控制效果进行了仿真分析.首先,确定了滑模控制器的切换函数,然后求解出其控制函数,设计了采用滑模控制的伺服系统控制方案,最后,根据仿真结果,分析了采用PD控制和滑模控制的控制效果异同.实验结果表明,采用滑模控制能够克服系统的不确定性,对干扰和未建模动态具有很强的鲁棒性,消除了系统的高频抖振,提高了跟踪精度,尤其是对非线性系统具有良好的控制效果,采用滑模控制的伺服系统可以有效地抑制摩擦带来的不良影响.     

车载DVD伺服控制系统软件设计与实现

本文在介绍车载DVD伺服控制系统的构成和设计原理的基础上,针对车载DVD伺服系统要求高精度、抗震动、快速响应的特点,采用了台湾ALI公司生产的高度集成的DVD驱动器专用伺服控制芯片M5705,并介绍了基于M5705的嵌入式系统软件设计和车载DVD伺服系统应用软件的具体实现,并重点介绍了车载DVD的伺服系统应用软件的设计。     

电液伺服系统多项式非线性建模与控制一体化设计

常规电液伺服系统PID控制无法克服非线性因素影响,存在跟踪准确性和鲁棒性问题.因此,本文提出电液伺服系统多项式非线性H∞控制律设计方法,改进电液伺服系统的控制性能与鲁棒性.首先利用多项式非线性模型对电液伺服系统进行系统辨识,得到以误差作为状态变量的多项式非线性模型;然后设计多项式非线性控制律,证明所提出控制律可以保证系...     

电液伺服系统频率特性测试系统的设计

为满足电液伺服系统的频率特性测试的需要,根据电液伺服控制系统的组成,采用虚拟频率特性测试仪技术分别设计了计算机控制系统以及数据处理程序,构成电液伺服系统频率特性测试系统。该测试系统可完成白噪声激励信号生成,电液伺服系统实时控制以及数据记录等功能,通过数据处理程序可完成电液伺服系统频率特性曲线绘制,该测试系统在电液伺服系统频率特性实验中发挥了重要的作用。     

一种永磁同步电机伺服系统双内核控制结构设计

针对永磁同步电机伺服系统的控制要求,设计了一种DSP+FPGA的双内核控制结构。在充分考虑DSP和FPGA的芯片特点和资源的基础上,合理划分了系统的控制任务,基于总线空间和分级中断的通信方式实现了内核之间的数据交换。双内核的控制结构简化了系统电路,进一步提高了全数字化程度,增强了系统的稳定性,为伺服系统的设计提供了一种新的方法。     

基于微分观测器的飞行模拟转台伺服系统非线性控制

飞行模拟器转台伺服系统是导弹飞行的重要模拟设备,用于获取实验数据。针对飞行模拟转台伺服系统在跟踪控制过程中存在参数不确定性、非线性摩擦等不确定性问题,提出了一种基于微分观测器的飞行模拟转台伺服系统非线性控制方法;考虑系统在跟踪控制过程中存在不确定性问题,设计了微分观测器来估计复合不确定扰动;设计非线性控制器来控制飞行模拟转台伺服系统,使得系统可以收敛到期望位置转角信号;通过李雅普洛夫稳定性证明控制器作用在系统条件下的鲁棒性;通过MATLAB/Simulink仿真试验平台验证了文中提出的控制策略能够使系统有效跟踪期望位置转角,具有一定工程应用价值;     

数字前馈和交流前馈系统

介绍了位置伺服系统用前馈控制构成复合控制系统的基本原理和工程上对前馈信号的技术要求,阐述了数字前馈的几个设计问题,分析了某高炮伺服系统特殊的交流前馈系统。     

电液位置伺服系统内模鲁棒控制器的设计

针对电液位置伺服系统存在一定的参数不确定性和较大的负载扰动等问题,建立了电液位置伺服线性系统的数学模型,并将其转化为H∞性能准则问题.利用H∞鲁棒控制理论,设计了电液位置伺服控制系统的鲁棒状态反馈控制器;基于内模原理的设计方法,设计了跟踪控制器.仿真结果表明,该位置鲁棒跟踪控制系统不仅对于伺服系统的参数不确定性有较好的控制效果,而且可以有效地抑制位置伺服系统负载扰动的影响,并有效地提高系统的跟踪特性,使系统具有良好的动态性能.     

位移液压伺服系统控制器的设计与实现

以位移液压伺服系统作为研究对象,提出了一种引入跟踪误差和误差变化量来替代系统原状态量,将跟踪调节器设计转换为状态调节器设计的方法,并将该状态调节器设计为伺服系统的控制器,然后介绍了以DSP为核心的信号处理和数据传输的实时监控系统,通过对伺服系统电网络模型控制的实验结果表明,所提出的方案是正确的、完全可行的.     

基于DSP和FPGA的经纬仪控制系统设计

DSP和FPGA组成的伺服控制系统能够满足复杂的控制算法要求。通过对TI公司的DSP控制芯片TMS320F2812和ALTERA公司的FPGA芯片EP1C3T144的功能和特点分析,给出了一种基于DSP和FPGA的光电经纬仪伺服控制电路的设计方案。增加了可靠性和精度。     

PLC在工业机器人中的应用研究

对工业机器人的总体结构和设计要求进行分析,对伺服控制系统和工业机器人驱动特点进行了论述,确定工业机器人驱动采用全数字交流伺服控制系统,完成了伺服电机和驱动器的研究。在对工业机器人控制器进行分析的基础上,阐述了本课题工业机器人采用MITSUBISHI PLC控制的理由,详细介绍了MITSUBISHI PLC控制系统,包括处理器、运动控制模块以及与上位机的通讯等,控制系统在某工业现场获得了很好的应用效果。     

不确定受扰电液伺服系统智能自学习PID控制

针对具有参数不确定和外负载扰动的不确定受扰电液伺服系统,提出一种智能自学习PID控制策略.该方法不依赖于系统的精确模型,是一种数据驱动的控制方法.首先,通过改进的动态线性化方法将非线性非仿射的电液伺服系统等效为含有时变参数项和非线性不确定项的线性仿射形式;然后,采用梯度估计算法和时间差分算法分别对时变参数项和非线性不确定项进行估计;接着,利用iPID控制引入附加误差信息对过度线性化丢失的信息进行补偿;最后,根据最优准则,设计不确定受扰电液伺服系统的参数更新律和学习控制律.通过理论分析和仿真实验验证所提出控制策略的收敛性,并通过对比实验,验证该控制方案应用于电液伺服系统的优越性和精确性.实验结果表明,所提出方法能够抑制非线性扰动对系统造成的不良影响,实现理想轨迹的精确跟踪.     

Adaptive Control of the Electro‐Hydraulic Servo‐System with External Disturbances

The paper deals with the structure of the adaptive control electro‐hydraulic servo‐system (EHSS) with external load disturbances, practical verification of the identification, and control algorithms. The electro‐hydraulic servo system composed of a servo‐cylinder controlled with a servo‐valve is discussed. It is a strongly nonlinear object with parameters changing over time. Adaptive adjuster parameters were determined by means of current identification resulting in the parametric model. Identification was conducted on the basis of measurement of the controlling size and regulated size objects. The identified model of the object was applied to carry out the on‐line synthesis of the proportional–integral–derivative (PID) controller. The selected problems connected with obtaining the algorithm of adaptive control are presented. The computer program for implementing the algorithm with numerical simulation and identification of the control physical model object were calculated. The aim of the research was to examine the effectiveness of the adaptive control method in an electro‐hydraulic servo system, both theoretically and experimentally.     

基于小波网络的机器人视觉伺服控制研究

本文基于小波神经网络设计了一种三关节机器人视觉伺服系统。该系统采用eye-in-hand方式,基于图像特征构成视觉反馈,来完成机器人抓取物体的任务。论文对系统结构、坐标变换、成像原理、视觉控制器进行了详细的设计,并通过仿真试验证明了所设计控制系统的有效性。     

非对称模糊PID控制在二质量伺服系统中的应用

针对伺服系统在低速情况下具有较强的摩擦现象,是一个强非线性系统,本文将模糊控制与PID控制手段结合起来,提出采用非对称模糊PID控制方法,将其引入伺服系统的位置环中,同时建立了基于MATLAB/SIMULINK的系统仿真图。通过仿真试验,验证了非对称模糊PID控制方法具有较好的控制精度和稳定性,该控制方法可使系统的性能有所提高。     

状态反馈精确线性化在电液伺服位置控制系统中的应用研究

电液伺服系统是一种非线性系统。本文对采用状态反馈精确线性化方法来控制电液伺服系统的可行性进行了分析,根据该电液伺服位置控制系统的组成和工作原理建立了数学模型,并基于状态反馈精确线性化理论结合最优控制原理进行了系统设计与仿真。仿真结果表明,采用状态反馈精确线性化方法和最优控制理论,可使该电液伺服位置系统具有较好的位移跟踪线性度和较高的稳态精度。     

基于滑模观测器的直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制

在许多高速、高精的直线伺服系统中,要求能实现对速度的快速精确跟踪,但其模型的非线性和变量间的耦合给控制带来难度.对高速、高精速度跟踪控制中,电流和速度的变化过程在时间尺度上相对接近,不能简单地采用磁场定向矢量控制方法实现静态解耦,否则电流和速度间的非线性耦合将破坏速度跟踪品质.采用状态反馈线性化方法来实现永磁直线同步电动机(PMLSM)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.通过扩展滑模观测器来实现对所需要的动子速度、加速度和负载扰动的鲁棒观测.并利用李雅普诺夫理论对由反馈线性化和滑模观测器构成的非线性闭环系统的稳定性进行了证明.仿真结果表明该方案使PMLSM伺服系统具有良好的鲁棒速度跟踪性能.     

基于竞赛自平衡小车的双闭环控制设计与仿真研究

针对具有多变量、不稳定、非线性特性的自平衡小车系统,提出了一种基于偏角伺服控制与LQR控制相结合的双闭环控制方法.在该方法中,先根据系统的等效模型,采用LQR方法控制自平衡小车的倒立平衡,采用伺服控制进行偏角跟随控制.并且在设计过程中,先保证自平衡小车的倒立平衡,然后再进行伺服控制,运行中两个闭环实时控制,达到使小车倒立快速寻迹运行.数字仿真结果与理论分析基本一致,表明了该方法的可行性.     

自适应在永磁同步电机伺服系统的应用

本文介绍了永磁同步电动机的数学模型和其相应的控制理论,在此基础上在交流伺服系统中引入了模型参考自适应控制方法,该方法不仅可以实现参数自修正,而且也可以提高系统的鲁棒性。同时仿真与实验结果表明该方法的有效性。