非线性磁悬浮系统动力学建模与控制研究

针对磁悬浮列车悬浮系统的强非线性和存在外界扰动下传统PID控制器鲁棒性弱的问题,首先建立磁悬浮控制系统的数学模型并通过Adams动力学分析软件进行非线性动力学建模。采用模糊规则对PID的参数进行在线自适应整定,设计适用于磁悬浮系统的模糊自适应PID控制器。讨论在不同外界干扰下,所设计控制器在实现磁悬浮列车稳定悬浮时的控制性能并在虚拟样机中进行实时观测。通过对所设计的模糊自适应PID控制器在磁悬浮系统上的应用,可以明显发现其控制性能优于传统PID控制器。此外,在受到外界干扰的情况下,与传统PID控制器相比,所设计的模糊自适应PID控制具有较强的抗干扰性及鲁棒性。更适用于在实际磁悬浮工程中克服外界干扰来工作运行。     

模糊自适应控制器在过程控制中的应用

研究了T-S模糊推理机的结构,推导出该推理机具有非线性PID控制器的形式,在此基础上设计了基于模糊规则调整的模糊自适应控制器,对设计的模糊自适应控制器进行了仿真。     

单元机组模糊免疫自适应PID控制器的设计

针对火电单元机组的多变量、时变和非线性特性,应用免疫反馈系统的原理和模糊控制理论设计了一个模糊免疫自适应PID控制器。对控制器中的比例系数kp采用免疫控制器调节,用模糊规则分别对ki,kd进行在线整定。结果表明,模糊免疫自适应PID控制器具有响应速度快、鲁棒性强等优点。     

循环流化床锅炉床温控制系统的研究

模糊自适应PID控制器不需要建立受控对象的精确数学模型,适于大延迟非线性时变系统,符合燃烧系统中控制功能的要求。因此,本文采用自适应模糊PID控制方法,设计了给煤量对于床温模糊自适应PID控制。模拟仿真结果表明,该方法达到了预期的效果,满足了燃烧系统稳定性和实时性的要求。     

基于神经网络自适应的吸收塔浆液PH值控制

为提高吸收塔浆液PH值控制系统的自适应能力以抵抗系统非线性及干扰的影响,提出了基于小脑神经网络的自适应PID控制器。推导了小脑神经网络自适应控制器,考虑到高阶微分对噪声的敏感性,控制器中只保留比例、积分和微分项,该鲁棒控制器兼有PID控制性能。为了验证鲁棒自适应PID控制器的性能,与常规PID和模糊自适应PID控制器作阶跃响应和抗干扰性能进行了对比,结果表明了鲁棒自适应PID控制器的优越性。     

电气比例阀压力自校正控制策略研究

 电气比例阀压力输出控制具有时变、非线性特点，常规PID控制方法很难适应其响应快速、控制精确高的要求，深入分析了电气比例阀结构与工作原理，建立了电气比例阀非线性数学模型。提出采用PID参数自适应整定的模糊PID控制策略，详细分析了模糊PID控制器的设计方法。在软件MATLAB/Simulink中对控制系统进行了设计与仿真，并将控制效果与常规PID控制和模糊控制效果进行了比较分析。结果表明：模糊PID控制算法能使比例阀压力输出控制具有更好的动静态特性和自适应能力。     

他励直流电机电枢／励磁独立模糊控制设计研究

鉴于他励直流电机弱磁调速时呈非线性,传统PID难以获得高精度控制,现基于模糊逻辑设计了其电枢／励磁独立控制器。该控制器结合模糊控制自适应能力和PID控制的全局渐近稳定性能于一体,组成复合模糊-PID控制器,分别控制直流电机的电枢／励磁回路电流,从而实现电机高性能自适应调速控制。数字仿真表明,所设计的模糊控制系统能够使电机速度响应无超调、无稳态误差,性能明显优越于PID控制。     

基于神经网络的模糊自适应PID控制方法研究

针对常规PID控制器不能在线修正参数以及模糊规则和率属函数对专家经验的依赖性,提出了神经网络模糊自适应PID控制器,从而综合了传统PID控制、模糊控制、神经网络控制的优点,使其具有PID控制的广泛适用性和神经网络的自适应和自学习能力,同时又具备模糊控制的非线性控制作用;仿真实验可知该控制器具有更快的响应和更好的平稳性.     

基于模糊自适应PID控制器的桥式起重机定位与防摆控制研究

随着工业的发展,对起重机的智能化程度的要求越来越高,很多学者对桥式起重机的智能定位和防摆控制方法进行了研究,以提高起重机的作业效率。针对起重机模型的非线性和不确定性,设计了基于模糊自适应PID控制器的起重机定位和防摆方法,利用两个模糊自适应PID控制器分别对小车的位置和负载的摆角进行控制。其中,位置模糊自适应PID控制器是以参考位置与实际输出位置差以及位置差变化率为控制对象对位置和速度进行有效的控制;防摆模糊自适应控制器则是通过控制负载的摆角及摆角的变化率来消除负载的摆角,仿真与实验结果都表明该方法的可行性。     

车辆四轮转向控制平台研究

针对机-电-液复合结构的四轮转向平台具有非线性、快时变的特点，提出了模糊自适应PID控制策略。将模糊自适应补偿器与PID控制器并联，提高系统的鲁棒性和抗干扰能力。使用PID控制器稳定系统的线性标称部分，应用模糊自适应补偿器调节PID参数来补偿系统参数摄动、非线性和外界扰动对系统控制性能的影响。仿真和外加扰动实验结果验证了提出的控制策略对四轮转向平台的控制具有快速性、准确性、稳定性和鲁棒性。     

双阀并联电液伺服力控系统的迭代学习控制

针对大部分舵机电液伺服力控系统存在多余力的问题,提出采用双电液伺服阀并联控制,即高响应大流量伺服阀和p-qv伺服阀并联的控制方法.考虑系统的非线性和时变特性,采用了模糊控制与迭代学习控制相结合的控制方法,即一个控制器采用模糊学习控制,另一个采用迭代PI控制.理论分析及仿真结果表明,双阀并联控制方案在舵机启动和停车过程中可以更好地抑制多余力,同时改善了系统的加载性能、非线性和时变特性的影响.     

Model-based nonlinear control of hydraulic servo systems: Challenges,developments and perspectives

Hydraulic servo system plays a significant role in industries, and usually acts as a core point in control and power transmission. Although linear theory-based control methods have been well established, advanced controller design methods for hydraulic servo system to achieve high performance is still an unending pursuit along with the development of modern industry. Essential nonlinearity is a unique feature and makes model-based nonlinear control more attractive, due to benefit from prior knowledge of the servo valve controlled hydraulic system. In this paper, a discussion for challenges in model-based nonlinear control, latest developments and brief perspectives of hydraulic servo systems are presented: Modelling uncertainty in hydraulic system is a major challenge, which includes parametric uncertainty and time-varying disturbance; some specific requirements also arise ad hoc difficulties such as nonlinear friction during low velocity tracking, severe disturbance, periodic disturbance, etc.; to handle various challenges, nonlinear solutions including parameter adaptation, nonlinear robust control, state and disturbance observation, backstepping design and so on, are proposed and integrated, theoretical analysis and lots of applications reveal their powerful capability to solve pertinent problems; and at the end, some perspectives and associated research topics (measurement noise, constraints, inner valve dynamics, input nonlinearity, etc.) in nonlinear hydraulic servo control are briefly explored and discussed.     

双喷嘴挡板伺服阀非线性建模及其线性化

为从理论上研究喷嘴挡板伺服阀控电液伺服系统的动静态性能,需要建立较精确的电液伺服阀数学模型。考虑伺服阀喷嘴挡板处阀口流动等非线性因素影响,分析电液伺服阀的电信号输入到阀芯位移的输出特性,建立双喷嘴挡板两级伺服阀的非线性数学模型以描绘实际系统;根据实际模型特点,采用输入/输出线性化方法中的非线性状态反馈变换获得局部线性化模型,并通过分析系统零动态稳定性,从理论上证明了线性化模型的有效性。以常规泰勒展开线性化为对象,对提出的输入/输出线性化模型的精确性进行相应的仿真和实际试验对比。结果表明,该方法所建模型更接近实际系统,具有较强的鲁棒性,可用于精确分析实现阀控液压伺服系统的动静态性能。     

用于气动伺服系统的自适应神经模糊控制器

研究了一种基于压力比例阀的气动伺服系统自适应神经模糊控制器。其中的神经网络辨识器（NNI）通过高线训练可以充分逼近非线性动态系统的模型,并能够在线调整模糊控制器的控制规则。系统的位置控制精度和伺服特性有了很大改善。试验结果表明,所提出的控制器对该气动伺服系统具有很好的控制特性以及很强的自适应能力。     

电液伺服系统非线性建模和SSA控制研究

以钢管生产过程中的扩轧管电液伺服系统为背景,分析了非对称比例(伺服)阀及其阀控制缸机构的非线性特性,建立了系统非线性数学模型以更加细致地描绘实际系统,并提出了基于一种子集稳定控制方法(SSA)的非线性控制策略.仿真控制和实际系统运行结果表明,该控制策略与常规PID控制相比,具有更好的系统响应性能,为解决工程实际问题提供了一种有用的工具.     

1000 t惯性摩擦焊液压多缸同步控制策略研究

针对大吨位惯性摩擦焊机多缸液压顶锻系统强干扰、强非线性的特点,面向多缸系统同步性能的高精度、强抗干扰的要求,基于自行设计的一套具有位置反馈的三缸液压顶锻系统,建立了阀控缸系统以及位置反馈同步系统的动态响应数学模型,并且提出了以伺服阀控液压系统为基础,在偏差耦合控制方式下采用模糊PID对控制参数进行优化的多缸同步控制策略。在MATLAB Simulink中对该控制算法进行仿真研究,并与传统PID控制算法进行对比。结果表明,所设计的控制策略实现了千吨级负载下多缸系统同步误差小于0.05 mm的稳定输出,具有较好的鲁棒性和较高的同步控制精度,为国产大吨位惯性摩擦焊机液压伺服系统提供设计参考。     

Development of a digital control system for high-performance pneumatic servo valve

Pneumatic servo systems are used in many fields, such as pneumatic robot systems or vibration isolation systems. To improve the controllability of the pneumatic servo system, a higher performance servo valve is needed.In the present paper, a pneumatic spool type servo valve having an air bearing and a high-resolution position sensor was developed. We attempted to achieve high-frequency, high-accuracy flow rate control by digitization of the controller. We present herein a control algorithm for digital control of this valve.The characteristics of this valve were measured and the natural frequency of the valve was clarified to be up to 300 Hz. The spool position accuracy and the dynamic characteristics of the developed servo valve are greatly improved compared to existing valves.     

伺服系统故障与伺服阀的性能相关性及故障处理

伺服阀是伺服控制系统的核心精密控制元件,其性能直接影响伺服系统的性能,因此伺服系统的常见故障往往与伺服阀存在紧密关系。本研究对引起的伺服系统故障的伺服阀相关特性进行分析,重点分析故障产生的原因与伺服阀性能的相关性,并提出故障的处理措施。     

基于超稳定性理论的位置伺服系统自适应控制

建立了发动机节气门伺服系统的非线性模型,并进行了线性化处理,得到了简单有效的控制模型;以波波夫超稳定性理论为基础,设计了伺服系统的自适应控制律;通过计算机仿真验证,在保证伺服系统响应速度的同时,自适应控制算法有效地提高了伺服系统的控制精度和稳定性;采用微控制器进行了机载实验,实际超调量仅为0.1%,跟踪控制误差小于0....     

直驱式力马达阀性能检测系统

直驱式力马达阀（FMV）因响应快、控制精度高、抗污染能力强等特点被广泛应用于轧机自动厚度控制系统。对FMV的各项性能指标进行有效、实时的检测是控制钢材生产成本的一个重要环节。传统的伺服阀测试系统一般通过负载腔之间的流量、压力变化来检测其静态特性,这一原理可有效用于三位四通伺服阀的静态性能检测。而直驱式力马达阀是一种特殊的三通阀,它的性能指标无法像常见的三位四通伺服阀一样通过负载腔之间的流量、压力变化来检测。提出并实现了一种直驱式力马达阀性能测试方法,根据液压阀测试性能指标,设计、搭建了用于检测直驱式力马达阀性能的测试平台,有效检测了FMV的性能指标并绘制了其性能曲线。结果表明,根据伺服阀测试标准所提出的直驱式力马达阀性能测试方法以及所搭建的测试系统可有效用于FMV的静态性能指标的检测。