摆动伺服气缸定位控制策略与实验研究

针对目前普通摆动气缸不能实现行程中任意点准确定位的问题,研制了摆动伺服气缸。构建摆动伺服气缸控制子系统,对摆动伺服气缸控制特性进行分析,研究利用BP神经网络对阻尼角度进行预测,为有效抑制定位过程中的扰动实现精确定位,提出阻尼角度动态补偿的定位控制策略。对摆动伺服气缸性能试验结果表明：在采用阻尼角度动态补偿的定位控制策略下摆动伺服气缸既保持气压传动高速特性又实现行程范围内任意位置的快速、精确定位,实验表明阻尼定位均能在0.15 s内实现,且过程平稳无速度突变,实际位移无超调和震荡,定位误差在±1.0°以内。     

气液联控力伺服系统的控制性能及仿真研究

气液联控系统是在常规气压伺服系统的基础上,引入液体介质而构成的一种新型的气液复合介质控制系统.本文设计了气液联控力伺服系统,并进行了理论分析和系统仿真.仿真结果表明,系统稳定性高,能够较好地跟踪阶跃、正弦和斜坡等典型力信号,对常规气压伺服技术应用领域的拓宽具有重要的理论和实际意义.     

伺服刀架系统的反复反馈误差补偿控制

对于具有滞后特性的伺服刀架系统,采用自校正ＰＩＤ控制。在此基础上,为进一步提高伺服刀架系统的跟踪精度,提出了反复反馈误差补偿控制方法。理论分析和实验结果都表明,该控制方法以有效地提高伺服刀架的跟踪精度。     

过渡过程对气压伺服系统控制性能的影响

为了保证气压伺服系统快速而准确地跟踪轨迹和减小轨迹跟踪误差,设计了三阶的气压伺服系统过渡过程,并与阶跃响应进行了对比.在参数摄动和控制器参数变化时,控制器仍能保证良好跟踪性能.仿真和实验验证了合理设计过渡过程对提高气压伺服系统性能和稳定性非常有效.     

摆动气缸位置伺服控制系统的建模与仿真

研究了比例阀控摆动气缸位置伺服系统,建立了系统的数学模型,并对系统进行了仿真研究。结果表明该系统响应较快、稳定性好。这为进一步在理论和实际上对摆动气缸位置伺服控制系统的研究打下了基础。     

交流伺服驱动系统模糊自适应控制研究

为提高交流伺服驱动系统控制性能,结合模糊逻辑和神经网络各自的优点,设计了一种在线自适应模糊神经网络控制的交流伺服系统.文章将系统受控对象输入和跟踪误差作为模糊神经网络控制器的输入.设计的控制器不需要跟踪误差的变化率,可以避免以数值方式计算微分值时受采样周期大小的影响.通过仿真和具体实验分别验证了设计的合理性.结果表明:该控制方法不论对于调节还是设定值跟踪,均具有很好的控制效果,而且对感应电机伺服驱动系统有很好的抗干扰性能和较强的的鲁棒性.     

基于重复控制的跟踪系统设计及应用

本文提出了一种电液伺服振动台系统跟踪控制的新方法。根据重复控制理论设计重复控制器,使系统的输出跟踪输入的周期性或重复性参考信号,从而达到跟踪控制的目的。重复控制器由重复补偿器和稳定化补偿器组成,文中对控制器的设计进行了详细的讨论,给出了设计实例和仿真结果。研究表明,应用这种方法设计的电液伺服振动系统可以实现对周期或重复性的振动实验信号的跟踪控制。     

基于滑模变结构控制的机器人视觉伺服系统研究

文章以4自由度GRB-400工业机器人为研究对象,采用CORECO图像采集系统,构建了基于图象的视觉伺服控制系统.先推导了GRB-400机器人系统图像雅克比矩阵,然后针对该视觉伺服控制系统设计了一种模型跟踪变结构控制器,并给出了闭环系统的稳定性及结构参数鲁棒性分析.最后通过实验结果验证了该滑模变结构控制器具备良好的鲁棒自适应及抗干扰能力.     

基于EtherCAT网络的三轴伺服控制系统设计

文章以实时以太网EtherCAT技术为基础构建网络结构,组建了一个三轴并联高性能伺服控制系统.硬件设计方面选用了施耐德Ser系列伺服电机和Lexium17D系列伺服驱动器,以及德国倍福公司的ET1100设备系列的运动控制器.软件方面使用Unilink和TwinCat提供运动控制程序运行平台.此系统实时性好、组网简单,可用于复杂加工控制领域中的高性能三轴联动伺服控制.     

利用开关卡尔曼滤波器的目标跟踪技术研究

为了使机器人视觉伺服控制系统的目标跟踪精度得到进一步提高,构建一种基于开关卡尔曼滤波器的视觉伺服控制系统。研究视觉伺服的目标跟踪原理,推导相关的数学模型,并分析跟踪误差产生的原因;针对图像采集和处理引入的延时问题,通过卡尔曼滤波估计得到目标运动的速度信息,以此作为前馈量输入视觉伺服控制器,补偿由于目标运动和延时造成的跟踪误差;为了解决卡尔曼滤波器由于目标运动的突然变化而降低估计性能的问题,引入运动监视器以在目标运动突然变化时发出开关信号并重置卡尔曼滤波器;最后对该算法进行实验与仿真。结果表明:基于卡尔曼滤波器的视觉伺服控制器能把跟踪误差控制在1 mm以内,而开关卡尔曼滤波器能有效地减少因目标运动状态突然变化而产生的跟踪误差。     

自适应控制在水压伺服缸系统中的应用分析与研究

与电驱动、液压油驱动、气体驱动相比,水压伺服缸系统具有高功率、高安全性和环保性,且其具有较大的摩擦转矩和泄漏量,其稳态误差和超调量成为精准控制的主要问题。目前,传统模型参考自适应控制系统(MRAC)被广泛应用于水压伺服缸控制系统,且其具有较好的跟踪性,但其控制器结构复杂,阶次较高,且对外界干扰的鲁棒性不足。为此,应用简单自适应控制系统(SAC)对水压伺服缸进行控制,并对其跟踪性和鲁棒性进行研究分析。研究结果表明,SAC具有较好的跟踪性,且比MRAC具有更好的控制精度、更高的鲁棒性。     

动压缸电液伺服压力系统自适应反步双滑模控制

给出了轨道路基测试装置液压原理图、动压缸电液伺服压力系统数学模型和AMESim模型。将动压缸电液伺服压力系统拆分为动压缸位移子系统和动压缸输出压力子系统两部分,在此基础上,设计了一种自适应反步滑模控制方法:采用双滑模结构,分别构造动压缸位移子系统滑模自适应控制和动压缸输出压力子系统反步滑模自适应控制,给出了不确定参数的自适应律,并对该方法的稳定性进行了证明。最后将该方法作用于动压缸电液伺服压力系统AMESim模型上,仿真结果表明:该方法不仅可以有效地估计系统中参数,实现对目标期望变量精确地跟踪,具有比积分滑模自适应控制(ISAC)更好的控制性能和跟踪性能;而且可以有效地减小参数不确定性对跟踪性能的影响,具有较好的鲁棒性能。     

高精度电液位置伺服系统的设计

将小流量的伺服阀用于低速液压缸的定位控制和跟踪控制，建立了该液压伺服系统的非线性数学模型，实验表明其随动性优于传统的线性控制器，抗干扰能力强。     

基于AMESim-MATLAB的滑模模糊阻抗力位切换控制

为提高电液伺服系统在不同工况下位置跟踪和力跟踪性能,并减小力位切换时的力位跟踪误差,提出一种基于滑模模糊阻抗的力位切换控制策略。在自由空间中采用滑模控制提高系统位置跟踪性能,在接触空间采用基于位置的模糊阻抗控制提高液压缸从自由空间到接触空间的接触力稳定性。在建立AMESim模型基础上,与MATLAB/Simulink建立联合仿真,结果表明：该控制算法对电液伺服系统有良好的力位跟踪能力,有效减小了力位切换过程中力位跟踪误差。     

阀控非对称缸位置伺服系统鲁棒控制策略研究

针对阀控非对称缸位置伺服系统的非线性和不确定因素,采用实验的方法建立了等效的线性不确定模型,并在理论线性化模型的基础上确定了抗负载干扰指标,设计了定量反馈(QFT)鲁棒控制器.在发现相位误差较大的情况下,采用零相差跟踪控制器代替前置滤波器.实验结果证明使用零相差跟踪控制器能够获得更高的曲线跟踪精度.     

基于自抗扰控制的直驱电液伺服系统仿真研究

针对直驱式电液伺服系统中存在的非线性特性和外部扰动导致系统流量供给不平衡问题,基于自抗扰控制理论,提出一种基于三阶线性自抗扰控制的液压缸位置控制方法,实现直驱式电液伺服系统电机转速与液压缸位置的闭环控制。同时针对传统系统建模不精确导致控制效果差的问题,在理论分析的基础上,结合电液伺服系统的性能和实际工况,基于AMESim建立直驱式伺服液压系统仿真模型。通过建立AMESim和Simulink的联合仿真模型,验证控制器的有效性。结果表明：该控制策略可以有效消除由于流量供给不平衡导致的液压缸在换向运动时出现位移波动,液压缸位移的平均绝对百分比误差为4.4%,较好地实现位置跟踪。在外负载扰动的情况下,系统具有较强的抗干扰能力,从而保证系统的稳定性。     

遥操作机器人力反馈双向伺服控制策略研究

针对并行机构的力反馈双向液压伺服控制中所存在的反馈力冲击大及位置跟随差的问题,提出一种以主、从手之间的力信号作为从动端控制信号,位置信号形成主手控制量的新型力觉反馈控制算法。应用阀控液压缸和力传感器构成液压力伺服控制器,构建力反馈双向伺服控制试验系统。在空载、抓轮胎和抓石块3种负载情况下,分别进行了力、位置跟随性能实验。实验结果表明:该力反馈控制方法既能保证从手对主手的位置跟随精度,又能使主手准确连续地跟随从手受力情况,明显改善了主-从控制系统的操纵性能,操作者能够获得真实的力觉临场感,提高了力反馈透明性。     

基于反馈型自适应鲁棒控制的伺服泵直接驱动电液系统精确运动控制研究

由于传统泵控液压系统存在位置跟踪精度低、频率响应慢的缺点,给精确运动控制造成很多困难。对此,针对伺服电机泵直接驱动电液系统模型的非线性动力学特性和参数不确定性,采用反馈型自适应鲁棒控制（ARC）,实现伺服泵直接驱动电液系统的精确运动控制。建立伺服电机泵直接驱动电液系统的动力学模型,通过非线性泵流量映射重新建立泵的动力学模型。采用反馈型ARC方法进行控制器设计,合成泵的控制输入,使气缸执行器位置跟踪一个期望的轨迹,并对系统模型的位移斜坡响应和伺服泵功率进行实验仿真。结果表明：相比于PID控制,反馈型ARC控制下的位移跟踪误差大幅度降低,伺服泵的平均功率分别降低了55%、26%、63%,峰值功率也有所降低。采用反馈型ARC控制,能够实现有效的模型补偿,使得系统运行稳定,提高系统模型的跟踪性能和鲁棒控制性能。     

锻造机双缸液压同步控制系统建模及仿真

为了提高锻造机双缸液压同步控制的精度,以便保证锻造成形的质量,简化锻造机双缸液压同步电液伺服控制系统模型,推导同步控制系统模型,得到控制目标方程。使用单神经元PID控制算法和交叉耦合算法作为锻造机双缸液压同步控制算法,通过仿真,分别得到并对比了使用常规模糊PID控制算法与模糊-单神经元PID控制算法作用下的锻造机左右液压缸的位置跟踪误差、相对同步控制误差以及液压缸的速度和压力跟踪误差。结果表明,相比于常规模糊PID控制算法,模糊-单神经元PID控制算法下的系统能够更快速地收敛,说明模糊-单神经元PID控制算法使得锻造机双缸液压同步电液伺服控制系统具有更强的鲁棒性。实验结果与仿真结果的变化规律一致,两者之间的误差小于10%,验证了提出的锻造机双缸液压同步控制方法的可行性。     

基于连续滑模控制的电液伺服系统轨迹追踪控制

为改善电液伺服系统的轨迹追踪精度,设计一种连续滑模控制器,用于对电液伺服系统进行轨迹追踪控制。在电液伺服系统的建模过程中,以控制阀阀芯位移为依据,得到了电磁线圈上的电压及电流方程。在液压流体的作用下,建立气缸内液压流体的流量方程。根据系统的轨迹误差,构造滑动面模型。在开环传递函数状态空间模型的基础上,建立控制律的连续方程,进而得出连续滑模控制器,以克服电液伺服系统的不确定性和扰动性,控制其对标定轨迹进行精确追踪。与干扰观测器对标定轨迹的追踪结果相比,该方法在追踪弧形及方波标定轨迹时,追踪精度分别提高了31.23%和39.98%。该方法能有效改善电液伺服系统的轨迹追踪精度。