基于改进萤火虫算法的摩擦模型参数辨识及补偿

针对影响电液伺服系统跟踪性能的非线性摩擦干扰问题，提出了一种改进的萤火虫算法对摩擦模型的参数进行辨识，通过将自适应步长和惯性因子相结合，对丧失移动能力的萤火虫进行随机优化处理，并引入全局并行搜索能力，提高了萤火虫算法的寻优能力。通过函数寻优和参数辨识测试，结果表明改进的萤火虫算法具有更好的寻优性能。最后基于辨识模型搭建摩擦状态观测器，对于仿真中速度零点的抖振现象，引入SIGMOID函数修正摩擦观测器，实验结果表明，经修正的前馈模糊控制器可以有效地抑制摩擦对伺服系统的不利影响，进一步提高伺服系统的跟踪性能。     

Stribeck模型自适应滑模摩擦补偿控制

针对高速高准确度滚珠丝杠伺服控制系统,提出一种基于Stribeck模型的滑模自适应摩擦补偿控制方法。采用PMAC运动控制器搭建开放式控制平台,建立伺服系统的动力学模型,并通过Stribeck模型来反映系统的摩擦特性。采用Backstepping方法设计自适应滑模摩擦补偿控制器,并采用Lyapunov定理证明系统的全局渐进稳定性,最后通过编写伺服算法实现该摩擦补偿。实验结果表明:与速度加速前馈控制补偿相比,当输入速度为10 mm/s信号时,自适应滑模摩擦补偿其跟踪误差由35μm降低到±4μm;当输入速度为100 mm/s信号时,自适应滑模摩擦补偿其跟踪误差由98μm降低到±4μm。采用该补偿方案能有效抑制伺服系统的摩擦干扰,提高伺服系统准确度和动态跟踪性能。     

电液伺服系统的微分与积分滑模变结构控制

针对电液系统的非线性特性及其参数不确定性,在电液伺服系统的速度跟踪控制中,提出了一种非线性微分与积分滑模变结构控制(DI-SVSC)策略。在滑模控制中引入积分控制项,消除了传统滑模变结构控制需要被跟踪信号导数已知的假设,利用一非线性微分控制消除了系统的抖振现象。在积分滑模控制与非线性微分控制中,分别给出了切换函数、非线性微分系数及控制器的设计方法。仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机滑模变结构位置伺服控制

针对带有未知摩擦力矩和模型不确定的永磁同步电机位置伺服系统,提出两种基于扩张状态观测器的滑模变结构位置伺服控制策略。在系统存在状态未知和非线性特性有界的情况下,设计扩张状态观测器来观测系统的未知状态和非线性不确定项,并根据观测值设计降阶线性滑模控制和无抖振全阶滑模控制两种控制方法。仿真结果表明,降阶滑模控制方法控制精度较高且鲁棒性较强,而全阶滑模控制方法可以有效消除滑模控制中的抖振问题,便于实际应用。     

一种转台伺服系统干扰补偿控制方法研究

为提高转台伺服系统的低速跟踪性能,提出一种结合LuGre摩擦模型和非线性干扰观测器(NDO)补偿非线性干扰的方法。使用LuGre摩擦模型补偿系统的摩擦干扰力矩,建立NDO模型消除系统建模不精确及其他未知干扰的影响,并采用反演法设计系统的自适应滑模控制律。通过仿真表明,基于LuGre+NDO模型自适应滑模控制能有效消除转台的低速"爬行"现象,位置稳态误差达到2×10–5 rad,速度稳态误差达到1.5×10–3 rad/s。且通过与传统控制方法结果对比,证明所提出的方法具有较好的控制性能和干扰抑制特性,提高伺服系统的跟踪性能。     

基于FNNs的闭式循环柴油机配氧前馈控制策略研究

配氧控制是闭式循环柴油机(CCD)系统的关键技术之一，为改善其动态特性，在PID反馈控制的基础上，设计了基于模糊神经网络(FNNs)模型的前馈控制器，并采用PID反馈控制输出信号作为网络训练的误差信号，使模糊神经网络逐步具有前馈补偿能力，从而能够有效对负荷扰动进行及时补偿．仿真结果表明，采用FNNs前馈控制器后，可以有效改善氧气控制的动态特性，并且具有快速的学习速度和很强的适应能力．     

柔性关节空间机械臂奇异摄动自抗扰控制仿真研究

针对不同重力环境条件下考虑摩擦、关节刚度非线性与外扰影响的柔性关节空间机械臂的控制问题,提出了一种基于奇异摄动理论的自抗扰控制方法。首先建立了柔性关节空间机械臂在地面重力和空间微重力环境下的动力学模型;然后采用奇异摄动法将系统模型分为快变子系统和慢变子系统,针对快变子系统设计速度反馈控制律来抑制柔性关节的振动,针对慢变子系统设计加入前馈补偿的自抗扰控制器(ADRC)来抵抗系统的内外扰动,并对系统进行了稳定性分析;最后对设计的控制器进行了仿真验证与对比研究。仿真结果表明,采用该方法,在不同重力环境下柔性关节空间机械臂均能实现很好的轨迹跟踪和抖振抑制,且能有效抵抗内外扰动,系统具有鲁棒性。     

基于扩张状态观测器的压电结构复合滑模振动控制

针对压电固支板振动系统的模型不确定、高次谐波和外部激励等干扰问题,设计出一种基于线性扩张状态观测器与滑模控制的复合振动主动控制策略。首先,基于辅助变量法建立压电固支板结构的数学模型,进而设计线性扩张状态观测器对系统状态变量与总干扰进行实时估计,再通过前馈通道补偿的方式,抵消模型误差、外界激励等干扰对系统的影响;然后,基于估计值设计滑模控制器,利用较小的切换项增益抑制观测器的估计误差,从而降低滑模控制的抖振,并利用李雅普诺夫稳定判据准则分析所提振动控制系统的全局稳定性。最后,基于NI-PCIe6343采集系统,搭建振动控制实验平台,并对设计的复合振动主动控制策略进行实验。实验验证结果表明,所提振动控制策略对压电固支板的振动幅值降低87.5%,具有较强的抗干扰能力且对压电固支板的振动抑制性能良好。     

TRT中电液位置伺服系统的预测控制

设计高性能的电液位置伺服控制系统是提高TRT系统高炉顶压控制精度的关键问题。针对由于电液伺服系统的不确定和非线性特性而难以建立精确数学模型用于实时控制的问题,将一种快速无超调的广义预测控制算法应用于电液伺服系统。该算法充分利用预测信息对控制量进行补偿,很好地抑制了超调的出现。对输入增量引入柔化系数矩阵,避免了逆矩阵的求解,提高了系统响应的快速性。仿真结果表明,该算法使电液伺服系统取得较好的动态性能。     

基于差分进化算法的摩擦力建模与前馈补偿

摩擦力是电机运行时受到的外部扰动,会降低直线电机的跟踪精度.根据摩擦模型设计前馈补偿器是降低摩擦影响的重要方法.首先分析摩擦特性,选用合适的摩擦模型.其次设计电机速度前馈控制器和加速度前馈控制器,提高电机的跟踪性能.根据测得的电机在不同速度下的摩擦力值,运用差分进化算法辨识直线电机的摩擦模型参数,以此设计前馈控制器,实现永磁同步直线电机的摩擦抑制.仿真结果表明,摩擦模型能准确描述被测直线电机的摩擦特性,基于摩擦模型辨识结果设计出的摩擦前馈控制器可以有效地消除摩擦力引起的速度粘滑现象并且减小电机的位置跟踪误差.     

飞机垂尾抖振极限载荷预测方法

为满足先进战斗机高速、大机动飞行性能的要求,在飞机设计的强度估算与校核中必须考虑抖振载荷的影响,以保证飞机结构在全包线飞行状态中具有足够的强度。按照飞机飞行状态进行抖振飞行子状态划分建立起抖振载荷数据库的数据存储关系,提出根据有限测点处测试的抖振响应重构飞机垂尾结构抖振载荷的方法,并基于所选抖振飞行子状态载荷概率分布模型预测出抖振极限载荷。最后以某飞机垂尾上某节点的抖振极限载荷预测为例,演示用本文方法预测飞机垂尾抖振极限载荷流程。     

叶片精密抛光伺服系统的干扰观测补偿控制

叶片型面尺寸精度及表面质量的提高对数控抛光伺服系统性能提出了更高的要求.针对非线性摩擦和被控对象参数摄动对数控抛光伺服系统定位精度和跟踪精度的影响,提出了一种基于干扰观测器的粒子群优化模糊PID(PFPID)控制方法.该方法通过构造干扰观测器来预测伺服系统中的非线性摩擦和参数摄动等各种干扰,并在控制中引入等效的补偿来抑制干扰,同时利用粒子群优化算法对模糊控制器的量化因子和比例因子进行在线调整,进而利用模糊控制器对PID控制参数进行自适应整定.仿真分析和实验结果表明,基于干扰观测器的PFPID控制器具有控制精度高、鲁棒性强、抑制干扰能力强等优点,其能够提高叶片型面尺寸精度和表面一致性,降低表面粗糙度,减小残余应力并提高抛光效率.     

含有Stribeck摩擦的高精度伺服系统相关分析辨识

伺服控制系统数学模型的准确性直接影响到控制器的分析与设计.非线性摩擦力对高精度伺服控制系统存在不利影响,采用面向控制的系统辨识是认识和分析系统的重要途径.相关分析法具有很强地噪声抑制能力和直接辨识离散差分模型的优点,依然应用广泛.本文分析了Stribeck摩擦在低速运行条件下对伺服系统的影响,采用经过补偿的激励信号进行相关分析辨识,分析和推导此激励信号参数,给出具体操作步骤.实验结果表明,含有非线性摩擦的条件下,该方法能够改善伺服系统辨识准确性.     

大功率五坐标机床A轴的新型控制算法设计

针对齿隙和非线性摩擦对A轴控制精度的影响,设计了增益自调节模糊控制器,通过引入基于连续指数函数的增益自调节策略,消除了传统模糊控制中增益切换引起的控制律突变.虽然增益自调节模糊控制可以实现良好的动态响应和较小的稳态误差,但其需要二维模糊控制规则表来计算控制律,这在一定程度上影响了控制系统的动态响应速度.因此,设计了增益自调节模糊滑模控制器,通过采用模糊控制来逼近滑模等效控制律中的非线性函数项,消除了传统滑模控制的抖振现象.实验结果表明,本文所设计的两种控制算法均能实现较快的零超调动态响应及较高的稳态精度,能有效提高整体叶盘型面的加工精度和表面一致性,并显著降低叶片表面粗糙度.     

典型流线桥梁断面缩阶微分方程抖振气动力模型

目前的桥梁断面气动力理论框架中,气动力通常采用Scanlan线性准定常公式和Davenport气动导纳概念对准定常抖振力进行修正。已有的研究表明,导纳函数随来流特性变化较为明显,对同一桥梁断面也没有统一适用的导纳函数表达。除此之外,抖振力非线性特性方面的理论研究亦为国际风工程前沿热点问题。结合上述两方面,以桥梁抖振分析的关键问题抖振气动力合理建模为出发点,建立了基于状态空间方程的非定常、非线性时域抖振力模型。提出了能同时准确模拟非定常、非线性效应的纯时域气动力模型——缩阶微分方程抖振气动力模型。利用主动控制风洞试验技术进行桥梁节段模型抖振力荷载测量试验,对比研究了窄带和宽带谐波来流条件下的桥梁断面气动力荷载的非定常、非线性特性。     

红外目标模拟器中分离镜的滑模变结构控制

针对红外目标模拟器中分离镜伺服系统的抗干扰控制问题,本文利用变结构控制响应快速,对系统参数变化和外部扰动不灵敏的特点设计了一个滑模变结构控制器.采用指数趋近律与饱和函数相结合的方法对滑模控制器的抖振进行了有效抑制.采用机理分析方法建立了分离镜系统的数学模型.在仿真过程中,利用S函数描述摩擦模型,简化了仿真建模,提高了仿真速度.通过数字仿真并与传统PID控制方法相比较,证明滑模控制器对于分离镜伺服系统的参数摄动和外部干扰具有良好的鲁棒性,可以保证和提高整个红外制导仿真实验系统的仿真精度和实验结果的置信度.     

直流力矩电机低速自适应跟踪控制

由模型参考自适应控制原理,采用李雅普诺夫函数稳定性分析方法,分别给出了基于Stribeck非线性摩擦模型和库仑摩擦模型的低速补偿自适应控制律,并进行了低速性能实验对比研究。结果为：系统基于Stribeck模型和库仑模型的最低平稳速度分别为θmin＝0．00234／s和θmin＝0．0024／s;此时误差峰—峰值分别为0．463″和0．695″。显然前者的低速补偿效果更好。     

基于新型趋近律的永磁同步电机动态性能优化

目的 提高永磁同步电机作业时的响应精度和速度,优化其动态反馈性能,解决传统滑模控制中趋近时间与系统抖振相矛盾的问题。方法 采用三闭环控制结构,位置环与电流环采用模糊PID控制方法,速度环采用基于新型趋近律的改进滑模控制方法,添加扰动观测器并给予系统扰动补偿。结果 仿真与在环硬件测试结果表明,文中提出的控制方法与传统三闭环滑模控制相比,相同时间内电机转子位置响应速度提前了0.123 s且无超调,同时明显降低了电磁转矩波动幅度。结论 文中设计的新型趋近律有效改善了传统滑模控制存在的问题,建立的控制系统有效提高了永磁同步电机的响应精度和速度,削弱了永磁同步电机作业时的抖振程度,具有良好的鲁棒性。     

智能作动器Preisach迟滞参数辨识及补偿研究

针对实现智能作动器精确运动需对迟滞非线性进行辨识、补偿问题,采用奇异值分解方法辨识Preisach模型参数,构造变幅值谐波输入信号满足持续激励条件;基于辨识模型设计逆模型前馈补偿Preisach迟滞非线性;通过压电平台检验该辨识、补偿方法。实验结果表明,奇异值分解法可有效辨识迟滞效应非线性模型,基于辨识结果的逆模型补偿可减小跟踪误差89.5%。     

基于前馈补偿加速度权系数的独立变桨距控制研究

风能发电系统具有自然风速的随机性、时变性和系统的非线性等特点,所以论文提出了基于前馈补偿加速度权系数的独立变桨距控制方法。采用加速度权系数分配对各个桨叶单独进行控制,使每个桨叶跟随风速的变化而变化,实现独立变桨距控制,然后根据前馈补偿理论的知识对整个控制过程进行补偿。论文构建了直驱永磁同步发电系统独立变桨距的数学模型,并在MATLAB/Simulink上进行建模仿真,仿真结果表明论文提出的控制算法不仅具有强抗干扰、强鲁棒性以及响应速度快的优点,而且还可以在稳定系统输出功率的同时,实现各桨叶的平稳变化,减轻风力发电机组疲劳载荷和摩擦。