仿真转台误差分析及误差建模

该文针对某型三轴仿真转台的结构和工作原理，探讨了影响系统空间误差的各个误差源，总结出三轴转台的全部几何运动误差。基于多体系统运动学的基本原理，阐述了系统的拓扑结构，分析了多体系统有误差运动的基本规律，推导出特征矩阵构建方法，研究了根据特征矩阵得到三轴转台的综合空间误差。此空间误差包括了系统的空间指向误差和空间位置误差，为转台的误差补偿和精度分配提供了理论依据。该方法也可为其他类型的多自由度运动系统的误差建模及误差补偿提供理论参考。     

基于模糊PID的多类型轴同步运动控制技术研究

在大型复杂设备中,存在着大量多轴联动或同步运动驱动机构。为提高多轴同步运动精度,对常用的同步控制模型进行了研究和分析,提出了以模糊PID控制算法为核心的主-从式与耦合式相结合的控制模型,并开展了双电机轴系统、双液压轴系统以及混合轴系统的建模仿真与试验分析。结果表明该控制方法不仅能够减小多轴同步系统的同步运动误差,还能有效减小外部干扰的影响。     

基于电子虚拟总轴的舞台机械控制系统多电机同步控制

针对舞台控制系统中多个升降台因负载多变、机械间隙等因素引起的不同步问题,提出了一种基于电子虚拟总轴的同步控制方式。该方案以虚拟总轴控制模拟机械总轴的机械性,既保留了机械总轴控制方式固有的同步特性,又具有主令参考同步控制方式中各单元间完全没有耦合,任一单元的扰动不会影响其它单元运动状态的优点。实验研究表明,基于电子虚拟总轴的同步控制方法不仅具有较好的启动与同步性能,而且对外部扰动和内部参数摄动表现出良好的鲁棒性。该方案满足系统的速度和位置要求,两电机的同步误差在3mm以内。     

多线切割机的无模型自适应交叉耦合控制

为提高硅材料切割加工的精度,在分析多线切割机钢丝线张力波动的基础上,将无模型自适应控制和交叉耦合控制相结合,提出了一种多轴同步的间接张力控制策略。无模型自适应控制提高了系统动态响应的快速性,增强了系统的鲁棒性,减小了跟踪误差,实现了准确跟踪;交叉耦合控制用于消除各轴之间的增益参数和动态参数不匹配的影响,减小了同步误差,实现了多轴同步。实验结果表明所提出的控制方案十分有效,可提高多轴同步的运动精度,减小钢丝线张力波动。     

单轴旋转惯导系统在晃动基座上的建模及误差分析

阐述了船用单轴旋转捷联惯导系统的基本原理,推导了系统在动态条件下的误差传播方程.在三轴摇摆这种典型运动形式下,对单轴旋转惯导系统各主要误差因素的传播特性进行了仿真分析,并与不旋转时的误差传播特性进行了对比,给出了各种误差因素对系统的影响规律,并定量地得到了其对导航精度的影响程度.研究结果可为船用单轴旋转惯导系统的工程设计提供理论参考作用.     

基于设定值前向补偿的XY平台直线电机控制

数控机床优化精度控制系统中,XY平台伺服系统存在扰动、系统参数不确定性、机械延迟以及两轴驱动系统参数不匹配等原因,影响了平台的定位精度.为此对轮廓误差分配模型的交叉耦合控制方法进行了改进,对于设定值前向补偿的交叉耦合控制,估算出两轴间的轮廓误差,直接反馈予各轴的设定值输入,进行补偿.上述方法具有预先修正偏差的能力,及时修正了偏差,加快了误差修正速度,有效提高了系统的控制精度.仿真结果表明,所提出的两轴运动平台直线电机控制方法有效地减小了平台的轮廓误差和位置误差,提高了平台的定位精度.     

基于EtherCAT的并联六自由度平台设计

在设计六自由度运动平台时,运动精度是重要的评价指标,为了能够降低位姿跟踪误差并提高各轴的协同控制,在对平台进行位姿正反解的基础上,设计了一套基于EtherCAT总线的六自由度运动平台,通过EtherCAT网络进行数据帧的快速传输;系统硬件由工控机、EtherCAT网络、伺服电机、Stewart型平台构成,系统软件则采用VC++进行上位机界面的开发,由TwinCAT进行下位机控制程序的开发,通过电子凸轮实现平台各轴的同步控制,其中上下位机通过ADS进行通讯;由实验结果可知,六自由度平台平移跟踪误差小于0.04 mm,转动跟踪误差小于0.01°,静态定位精度优于0.1%,达到预定的控制要求;基于EtherCAT的六自由度平台具有良好的同步性能和位姿精度,也表明EtherCAT在多轴同步伺服控制上具有较好的响应速度和控制精度。     

CA摆头五轴机床校验与优化

在充分分析摆头类五轴机床结构特性以及机床运动学误差的基础上,针对机床两旋转轴的旋转中心位置及其方向偏离本来的位置和方向,及主轴旋转中心位置存在偏离的情况,建立了一种CA摆头五轴机床运动学模型.结合特定机床运动及运动学相关理论,提出了一种CA摆头误差校验及自动测量和补偿优化算法,并开发了一种CA摆头五轴机床运动学误差测量系统,根据测量值对机床进行优化,实现并验证了算法的正确性.     

同步位置差最优反馈与前馈控制的研究

本论文为提高同步控制系统的同步精度和响应特性，在已知同步运动的输出目标信号时，提出了同步位置差最优反馈与前馈控制的方法。通过仿真和实验的分析研究，表明了这种同步控制方法具有一般状态反馈和前馈补偿的控制特性，且方法简便。不但达到了高的同步位置精度，而且改善了同步响应的特性。因此，这种同步控制方法是有效的。     

轧机两侧液压伺服位置系统自抗扰同步控制

针对轧机传动侧和操作侧液压伺服位置系统存在不一致性而引起两侧位置不同步的问题, 提出一种自抗扰同步控制方法.首先建立了液压伺服位置同步系统动态机理模型, 并在考虑两侧位置伺服系统都具有参数摄动及外负载波动的情况下, 设计了扩张状态观测器对同步系统中不确定性和不一致性进行估计, 并采用状态误差反馈律给予主动补偿, 同时消除同步误差. 仿真和实验结果表明, 所提出的同步控制方法能够使两侧液压伺服位置系统动态响应和稳态特性保持一致, 并提高了单侧子系统的动态性能及抗干扰能力.     

多轴联动的风洞变角度机构同步协调控制

为解决风洞尾撑变角度机构运动过程中多轴之间的同步协调控制问题,本文提出了一种结合并行控制和交叉耦合控制的同步控制方法.首先,将并行控制应用于多轴联动控制中,根据前后侧滑轴定位时间一致以及速度变化时间一致的原则,开展了提高多轴同步性能的研究.然后,采用了基于同步误差传递函数的交叉耦合控制方法,对并行控制给定的运动参数进行修正补偿.最后,通过机构运动进行了实验验证,实验结果表明该控制方法可有效减小横向同步误差,提高同步性能,满足风洞试验控制要求.该方法也为类似机构的同步控制提供了参考.     

基于运动速度的机器人学习控制

为了使机器人跟踪给定的期望轨线，提出了一种新的基于机器人运动重复性的学习控制法，在这种方法中机器人通过重复试验得到期望运动，这种控制法的优点：一是对于在期望运动附近非线性机器人动力学的近亿表达式的线性时变机械系统产生期望运动的输入力矩可不由估计机器人动力学的物理参数形成；二是可以适当的选择位置、速度和加速度反馈增益矩阵。     

一类新的时滞混沌系统及其最小能量引导控制

提出了一类时滞混沌系统.从最大Lyapunov指数、相图和分叉图3个方面,揭示这类系统随其参数变化所产生的丰富动力学行为,并发现了大幅度拟周期(弱混沌)振荡现象,分析了这种振荡在工业中的危害以及可能的用途.提出了异时滞的高维混沌系统间的同步控制问题,并提出一种基于变增益反馈的最小能量控制法,用线性反馈控制器实现了快速的引导控制.因为反馈增益由一个小量随着同步误差的减小逐渐增大,本文提出的控制器可以有效减小控制所需的能耗.     

单神经元PID双直线电机同步控制

本文采用单神经元自适应PID控制方案,将其应用于重型龙门移动式镗铣加工中心双直线电机驱动的轴间反馈回路,以抑制由不同步引起的不平衡扭矩。仿真结果表明,该种控制方案简单、具较好的快速性及无静差、无超调性能,能够较好地满足被控对象对高精度同步控制的要求。     

基于PLC的三维调整机同步控制系统设计与实现

为了解决目前分段造船模式采用人工肉眼合拢准确率低的现况,提出了三维调整机多机同步控制的思路,设计了基于西门子S7-200 PLC和工业无线以太网的同步控制方案;在同步控制系统方案中,利用PLC对工况数据进行读取和计算,并将计算结果转化为各维度油缸的位移值,同时各油缸内置位移传感器将动作结果反馈给PLC形成闭环控制,从而保证同步控制的精确性;利用工业无线以太网作为数据的传输媒介,在保证数据传输稳定的前提下,操作者可以灵活变化位置;实验中将4台机器组成一个系统,分别对X、Y、Z三个方向的油缸进行同步位移测试,结果显示系统能够准确地进行平移、顶升动作,动作过程中每台三维调整机同方向油缸同步误差满足设计要求,实现了同步控制的效果。     

基于空中飞艇的天线姿态控制系统设计与仿真

空中移动通讯平台目前越来越多地应用于军事领域,由于在点对点信息无线传递过程中,通讯设备需要具有一定的方向性,最好是相互对准,从而增加信息通讯效率、减小误码率.基于飞艇的天线姿态控制系统由位置反馈、速度反馈和电流反馈组成三环数模混合控制系统,采用了稳定回路与跟踪回路相结合的姿态控制系统设计实现天线实时指向运动,架构了基于三坐标系的姿态解算数学模型,在较为恶劣的模拟环境下对系统进行了计算机仿真,结果表明系统满足预期设计指标要求,有效地隔离了飞艇运动对天线对准目标所带来的影响,响应速度快,对被控对象的非线性和时变性具有一定的自适应能力.     

永磁同步电动机的有限时间自适应混沌控制

针对永磁同步电动机（PMSM）的混沌吸引子现象以及研究中只能实现平衡状态的周期点的混沌同步控制问题,提出了一种基于自动控制理论与有限时间控制原理的零误差系统算法。首先,通过已建立的PMSM的数学模型,经过数学公式转化得到PMSM各状态变量与其预期设定值之间形成的误差系统模型;然后,利用李雅谱诺夫稳定性理论,对所形成的误差系统模型进行同步控制器与校正率的设计,并证明误差系统在有限时间内快速地收敛至零点;最后,对误差系统施加干扰量,对算法进行鲁棒性分析。理论与仿真结果表明,所提出的算法能实现误差系统到达零点后仍一直维持在零点的平衡状态,有效地抑制PMSM系统中混沌吸引子现象的产生,灵活地调整PMSM的输入输出,在确保PMSM正常运转的基础上,PMSM系统对不定性参量与外部扰动量具有良好的鲁棒特性。     

基于改进ADRC的PMSM无位置传感器转速控制

永磁同步电机(PMSM)是一个非线性、多变量、强耦合系统,具有不确定的外部干扰;为了提高对其转速控制精度,采用改进自抗扰控制代替传统自抗扰控制(ADRC);通过插值法构建一个新的函数来代替ADRC中原有的最优控制函数,并用线性误差反馈控制率代替非线性误差反馈控制率(NLSEF)以此来降低调参难度;同时建立基于脉振高频注入法和滑模观测器法的位置辨识系统,以满足PMSM转子位置的辨识精度要求;仿真结果表明,改进ADRC能够在无位置传感器控制方法中取得较好的控制效果,转子位置估计的误差小于0.002 rad,转速估计误差小于0.02 rad/min,转速超调量小于4%,最大振荡不超过60 rad/min,与传统ADRC控制器相比系统抗扰动性更强,电机位置和速度辨识效果也更优。     

High-order sliding-mode observer based output feedback adaptive robust control of a launching platform with backstepping

A kind of launching platform driven by two permanent magnet synchronous motor (PMSM) motors which is used to launch kinetic load to hit the target, always faces strong parameter uncertainties and strong external disturbance such as the air current impulsion, which would degrade their tracking accuracy greatly. In this paper, an adaptive robust nonlinear controller is proposed for high-accuracy motion control of the launching platform, in which the adaption law is designed to estimate the unknown coupling coefficients of torque disturbance and feed-forward cancellation technique is used to compensate the coupling torque disturbance and some other constant disturbances. In addition, a nonlinear robust feedback term is designed to inhibit the influence of the parameter estimation error and the other model uncertainty to stabilise the closed-loop system. Considering that some system states are immeasurable due to cost-reduction, volume/weight limitations and structure restriction or heavy measurement noise is usually associated with the measurements, which may also deteriorate the achievable performance of full-state feedback controllers; a high-order sliding-mode observer is used to estimate the unmeasured system states, and it is synthesised with the adaptive robust controller via feed-forward cancellation method. The intermediary virtual control law and the final control law are derived by integrating the backstepping method. Furthermore, the controller theoretically guarantees a prescribed tracking transient performance and final tracking accuracy while achieving asymptotic tracking performance in the presence of parametric uncertainties only, which is very important for high-accuracy tracking control of launching platform. Extensive comparative experimental results are obtained to verify the high performance nature of the proposed control strategy.     

基于微分几何反馈线性化的高超声速飞行器控制系统实现

为实现对高超声速飞行器横滚角度数值、纵滚角度数值的同步控制,使飞行器元件呈现出相对平稳的运动状态,设计基于微分几何反馈线性化的高超声速飞行器控制系统。利用电源管理模块电路,更改电机驱动器元件的连接形式,根据螺旋桨转动速率,调试IMU惯性传感器、GPS定位、PID控制器三类下级硬件设备的实时运行状态,完成高超声速飞行器控制系统的主体应用结构设计。按照飞行器运动轨迹的微分处理结果,计算控制向量反馈指标的具体数值水平,再通过解析几何信号的处理方式,确定线性化姿态解算表达式,实现基于微分几何反馈线性化的飞行器控制程序设计,结合相关硬件应用设备,完成对高超声速飞行器控制系统的研究。实验结果显示,微分几何反馈线性化原则能够有效控制横滚角度数值、纵滚角度数值与理想角度数值之间的差值水平,在促进高超声速飞行器平稳运动方面具有较强的可行性价值。