现代控制理论在大型精密雷达伺服系统中的应用

本文采用状态空间分析方法,运用现代控制理论中状态反馈、扰动补偿、状态观测器等基本结果,分析了大型双电机驱动的精密跟踪雷达伺服系统的差速振荡、传动机构谐振、负载力矩补偿等问题,从而为大型精密雷达伺服系统提供了一个新的设计方法。     

递阶辨识方法在转台伺服系统调试中的应用研究

针对转台伺服系统中机械谐振对系统产生的影响, 对包含有机械谐振的被控对象, 采用计算量较小的参数递阶辨识方法辨识被控对象, 并对机械谐振进行有效抑制, 从而大大提高系统的动态响应指标. 该方法不但克服了原有系统辨识过程中计算量和存储量大的缺点, 还克服了以往用试凑法抑制谐振的繁琐、低精度等缺点, 从而提高了系统调试的自动化水平, 并使系统性能得到了较充分的发挥.     

滑模观测器在大惯量扫描镜系统中抗谐振的应用

针对扫描镜伺服控制系统中柔性连接所导致的机械谐振问题,本文提出一种结合电机加速度反馈以及负载速度反馈的滑模观测器控制方法.首先建立伺服系统柔性连接的数学模型并分析谐振对系统性能的影响;然后给出滑模观测器的设计过程;随后将观测出的电机加速度以及负载速度反馈到伺服系统中进行补偿;最后分析了位置传感器对伺服系统控制性能的影响,系统的鲁棒性,并与相似被控条件下的其他控制方法进行了比较.仿真结果表明:与未采用观测器时相比,本文所提出的方法有效地抑制了基于柔性连接的伺服系统中的机械谐振问题,提高了系统的控制性能,且具有较高的鲁棒性.     

大惯量扫描镜的滑模自抗扰控制

针对大惯量扫描镜伺服系统中因柔性连接所导致的机械谐振问题,本文提出一种非线性滑模自抗扰控制方法对机械谐振加以抑制.首先建立了伺服系统谐振数学模型,并分析了自抗扰控制抑制谐振的原理;然后建立了速度环滑模自抗扰控制器,并在计算机仿真软件中针对连续–离散混合模型进行仿真;最后在大惯量扫描镜机构上进行控制实验.仿真结果表明,采用滑模自抗扰控制后,机械谐振得到了抑制,系统的动态性能得到了提高,系统更接近于刚性连接系统.实验结果表明,扫描镜摆动过程中匀速段及反向加速段的机械谐振得到了有效抑制,位置跟踪精度得到了有效提高,达到了设计要求(<1′′).     

基于负载转矩反馈的机械谐振抑制方法

柔性环节带来的机械谐振是制约伺服系统性能提升的一个关键问题。通过对伺服系统机械谐振的原理阐述,分析引起伺服系统机械谐振的两种原因。利用加速度反馈的方法可以等效增大电机惯量,从而抑制机械谐振。本文提出一种基于卡尔曼滤波器的惯量比可调负载转矩反馈方法,并通过确定最优惯量比进而计算得到负载转矩反馈系数。基于卡尔曼滤波器设计负载转矩观测器,再将观测到的负载转矩反馈到电流环给定中。通过matlab对观测器及负载转矩反馈抑制机械谐振效果进行仿真验证。     

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.     

三轴稳定卫星扫描镜伺服系统的谐振抑制

本文针对三轴稳定卫星中的扫描镜伺服系统在运行时产生的机械谐振现象,采用在反馈回路中加入加速度观测器的方法抑制此类机械谐振.首先针对大惯量扫描镜伺服系统的机械传动结构建立研究模型,通过数学推导和仿真分析谐振产生的原因及谐振对系统控制性能的影响;然后采用加速度观测器方法,将观测出的加速度反馈到伺服系统电流环的前端对谐振进行补偿,并分析了噪声对观测器性能的影响与限制;最后的仿真结果表明,相比于采用陷波滤波器抑制谐振的方法,采用加速度观测器能更为有效地抑制三轴稳定卫星中扫描镜伺服控制系统中的机械谐振,并提高系统的控制性能,且设计的观测器对噪声具有良好的鲁棒性.     

具有柔性特性的机电伺服系统辨识

机电伺服系统中的柔性谐振特性是限制系统性能的关键要素,准确地描述柔性特性对于抑制谐振和提升伺服性能有重要意义.本文采用伪随机序列作为辨识激励,将脉冲响应相关性辨识和特征系统实现算法相结合,提出了一套集实验设计、模型计算、模型验证于一体的系统辨识方案;该辨识方案适用于机电伺服系统的辨识任务,且能够有效识别系统的柔性模态.本文以某大口径射电望远镜天线设备为应用实例,详细介绍了本文所述辨识方案的实施细节,得到了此天线伺服系统的模型.为了评价所得模型的质量,分别从频域和时域对比了本文方法、最小二乘和子空间方法所得模型与实测数据的拟合情况;结果表明,相比其他两种辨识方法,本文方法获取的模型对柔性谐振的辨识更加准确.     

基于陷波器参数自调整的伺服系统谐振抑制

针对永磁交流伺服系统中的柔性传动环节,建立电机——负载二质量模型,通过对模型的Simulink仿真分析阐述系统机械谐振发生的机理。为抑制伺服系统的机械谐振,根据对伺服系统谐振的定量分析,结合对电机速度误差信号的快速傅里叶变换（FFT）分析,设计自动调整参数的陷波滤波器,并进行仿真实验与实际实验。实验结果证实理论分析的正确性和所设计陷波器的有效性,在传动环节的刚度、阻尼和负载惯量不尽准确的情况下,相关仿真结果验证所设计陷波器依旧有效。     

基于未知动态观测器双惯量伺服系统低频主动谐振抑制

针对双惯量伺服系统存在的机械谐振, 本文提出了一种基于扰动观测器的滑模主动低频谐振控制方法. 利 用可测量的电机端的位置信号, 对其进行滤波操作得到位置的滤波变量, 根据不变流形原理设计未知扰动观测器, 实现对传递力矩的在线估计, 并将估计值融入到控制器设计中对其进行补偿. 为了消除传统滑模存在颤振现象, 基 于正切函数提出了一种新颖滑模面设计方法. 在此基础上, 设计了滑模控制器实现了对期望信号的准确跟踪, 并利 用李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统稳定性. 最后通过实验对比, 验证了本文提出的控制策略有效性, 此外该 算法建构简单不需要计算电机加速度的信息, 利于在实际中应用.     

交流随动系统的模糊控制研究

结合模糊控制理论,针对雷达的交流伺服系统,提出了随动系统模糊控制器的设计方法。实际结果表明,该模糊控制器作用于随动系统时,在跟踪性能及控制的鲁棒性等方面均取得了令人满意的效果。     

伺服系统中一种新的带阻滤波器的设计

机械共振是伺服系统中普遍存在的一个问题,机械共振主要由伺服系统中功率传输元件的柔性所引起.伺服系统中标准的控制律是按照刚性耦合的负载来设计的,然而,在实际的伺服系统中柔性普遍存在,这种柔性会减小系统的稳定裕度、降低系统的性能甚至引起系统不稳定.带阻滤波器是处理机械共振的最常用的方法,本文提出了一种伺服系统中带阻滤波器设计的新方法,该方法较老方法具有明显的优点.     

交流随动系统的模糊控制研究

结合模糊控制理论,针对雷达的交流伺服系统,提出了随动系统模糊控制器的设计方法。实际结果表明,该模糊控制器作用于随动系统时,在跟踪性能及控制的鲁棒性等方面均取得籽令人满意的效果。     

基于目标特性的雷达伺服PID参数优化设计

针对某任务中雷达伺服系统PID控制参数设置不合理引起初始段跟踪不稳定的问题,详细分析了PID控制参数影响雷达伺服系统的机理,对问题故障进行了准确定位,提出了基于不同目标特性的PID控制参数优化设计方案,并采用近距离、远距离两种部署方式开展试验验证,结果表明优化设计方案可行,均能实现目标的稳定跟踪。对雷达设备使用单一PID控制参数无法兼容不同测量点位火箭跟踪问题的分析、定位及解决具有一定的指导意义。     

一种新结构的最优伺服系统

本文提出一种新的伺服系统设计方法,即根据最优控制系统理论,引入一个反映变摩擦干扰的状态变量,给出新的包含指令发生器方程的状态方程,在伺服系统中构成新的状态反馈,用以改善伺服系统的动态品质,降低系统对参数变化的灵敏度,克服系统的低速爬行运动.并通过实例,给出了计算和试验结果.     

大惯量超低速高精度伺服系统的H∞控制

"LAMOST"独特的光学设计给望远镜的跟踪导星控制系统提出了极大的挑战.简述了LAMOST跟踪导星系统的工作原理.建立了机架伺服系统的数学模型.分析了系统的非线性干扰.为了克服风对伺服系统跟踪性能的影响和超低速跟踪造成的爬行现象,提出了一种H∞控制方案.该方案将非线性摩擦转矩处理为标称系统的输出端乘法摄动,把克服非线性摩擦转矩的影响转化为系统对模型摄动的鲁棒性:把克服风的扰动转化为系统的干扰抑制能力.根据系统的性能指标确定了相关的评价信号及加权函数.将上述问题转化为标准H∞控制问题,并确定了广义被控对象.通过MATLAB仿真,证明了该控制方案相比传统的PID控制有更高的鲁棒性及可以实现更高精度的跟踪与校正.     

基于复合控制的摆镜伺服系统研究

针对摆镜伺服系统的高精度要求,结合重复控制和神经网络PID控制的设计思想,提出了一种新型的复合控制方案.该控制方案采用重复控制改善系统的稳态特性和增强系统克服同频率扰动的能力,并采用BP神经网络PID控制增强系统抵抗参数变化和各种非线性不确定扰动的能力,改善系统的动态特性.试验结果表明,该方案使伺服系统获得了良好的动态和稳态性能,很好地改善了系统的跟踪性能,有效地提高了摆镜扫描的速度稳定性,抑制了电机的振荡现象.     

CPLD+DDS在调频连续波雷达中的应用

传统的线性调频连续波(LFM-CW)雷达测距系统很难克服由压控振荡源的非线性以及很低的频率分辨率对其测距精度的影响,本文提出了基于直接数字式频率合成(DDS)这一新技术,由CPLD进行高速控制,从而实现LFM-CW雷达测距系统的方案。结合关键模块的框图,阐明了其实现原理与方法。     

可控震源电液伺服系统的研究

此文主要介绍了可控震源电液伺服系统的工作原理、组成和设计方法,主要部件如何选用及注意点,系统动静态精度计算,并根据控制理论,研究及推导了工程设计上近似的有关系统开环、闭环传递函数,分析了系统的主要参数。在系统静态精度计算上提出了计算方法,推导了有关公式,并进行了主要性能测试。本文对类似的电液伺服系统设计如大流量的电液伺服系统装置(大型油压振动试验台、疲劳试验机等)有一定的参考价值。     

一种分布式智能网络管理系统的设计与实现

本文提出了一种分布式智能网络管理系统,它克服了传统的集中式网络管理系统不适合管理大型分布工网络的弱点,为大型网络的管理提供了一个有效的解决方案。本文介绍了该系统的体系结构和功能,给出了其实现方案,并通过与集中式网络管理系统的对比,论证了该系统的优越性。