高空作业车电液伺服关节H∞鲁棒控制器设计

针对高空作业车在提升不同质量的货物以及提升货物过程中电液伺服俯仰机构的力负载变化引起的系统难以控制的问题,提出了综合传统PID与H_∞控制的复合控制方案。推导了电液伺服俯仰机构的状态空间模型,在此基础上设计了H_∞状态反馈控制器,包括定义性能评价指标、构建广义系统、利用线性矩阵不等式求解状态反馈阵。应用Simulation X环境下建立的集机、液、控一体的高空作业车模型进行仿真研究,结果表明:提升不同质量的负载时高空作业车都能稳定运行。     

数控机床直线伺服系统二自由度鲁棒控制的研究

对数控机床直线伺服系统提出二自由度鲁棒控制.首先,建立了基于模型匹配二自由度系统的状态空间模型,并将速度控制器设计归结为标准的H∞控制问题;其次,用线性矩阵不等式法得到输出反馈次优H∞控制器;最后,通过求解凸优化问题得到H∞最优控制器,以保证系统的鲁棒性.仿真结果表明,用该方法设计的数控机床直线伺服系统能够很好的抑制扰动和跟踪给定.     

EPC系统的辨识研究和仿真分析

本文建立了气—电—液EPC系统在单位反馈状态下进行辨识实验的实验台和系统的实验模型。通过对系统的仿真分析,获得了有关性能指标,并提出了进一步改进系统性能的措施和有关参数的修改方向。     

比例流量阀控气动伺服系统的反馈线性化控制

本文建立了比例流量阀控单自由度气动位置伺服系统的数学模型，并对此模型进行直接反馈线性化，得到一个伪线性系统，而后对此模型设计状态反馈控制器，并进行极点配置，理论分析和仿真结果表明了反馈线性化算法和状态反馈是有效的。     

基于动力学解耦的跟踪系统自适应控制研究

根据视轴偏心光电系统的结构推导出控制系统的微分方程,用反馈解耦控制方法,对耦合比较强的跟踪系统进行了非线性解耦,此外跟踪系统由于受到外界干扰的影响,基于解耦后的系统提出了用自适应模型跟随控制的方法进行控制器的设计,利用广义状态误差,采取并联模型信号综合自适应,应用超稳定性和正性理论进行控制器的设计,仿真的结果表明,设计的自适应模型跟随控制能起到良好的控制效果。     

轧机液压厚度控制系统的定量反馈优化设计

结合某2 500 mm中厚板精轧厚度控制系统设计项目,根据实际设备条件,确定合理的轧机液压伺服控制系统模型.考虑执行机构的性能与轧机系统整体稳定性的折衷问题,在PID控制器基础上,设计液压伺服定量反馈QFT控制器.综合分析执行机构的不确定性范围和系统性能指标的要求,实现了轧机液压伺服系统鲁棒控制器的设计.对比仿真结果表明:QFT调整方案能够有效保证系统的稳定性,同时具有较好的控制性能.     

基于LQR方法的交流伺服系统参数自整定方法

针对永磁同步电机(PMSM)调速系统,基于开环辨识理论,利用增广递推最小二乘参数估计方法,实现对交流伺服系统单惯量模型转动惯量和阻尼的准确辨识。针对伺服系统位置环、速度环级联式闭环控制问题,建立交流伺服系统的数学模型,针对系统性能要求,引入位置环跟随误差及其积分作为新的状态变量构建系统状态空间模型。引入LQR(线性最优二次型调节器)计算系统最优反馈矩阵,根据反馈矩阵与控制器参数的对应关系实现控制器参数的自动整定。该整定方法建立了综合系统控制器参数和其时域性能的状态方程,整定目标直观,计算过程简单且计算量较小,在开放式实验平台上的实验结果也验证了该整定算法的可行性。     

混合动力挖掘机回转速度控制系统的研究

针对挖掘机回转速度控制系统存在转动惯量变化大、外干扰等不确定性。采用了液压混合动力技术的挖掘机回转装置的速度控制系统进行了鲁棒控制器设计,并进行了校正后系统的仿真验证。采用基于线性矩阵不等式(LMI)的H∞控制器设计方法,通过选择适当的加权函数矩阵,将实际控制系统转化为广义受控对象,设计出满足性能要求的鲁棒控制器。仿真结果表明:所设计的速度控制系统具有较强鲁棒性,能有效地抵抗回转运行过程中的参数摄动和干扰,满足控制系统性能指标。     

H_∞理论在高精度液压伺服系统中的应用

摩擦与系统模型的不确定性是理论上很完美的控制器在实际中不能应用的主要原因之一,本文针对这种情况,基于凡控制理论提出了一种控制器,它即能削弱摩擦力的影响,又可以在系统模型存在不确定性的情况下保证系统的性能指标。仿真结果表明,这种控制器是行之有效的。     

柔性臂工业机器人振动控制的研究

建立了柔性臂工业机器人动力学模型,基于可控规范形及LQR最优调节器求解了反馈增益矩阵,给出了计算伺服输入方法,比较了基于可控规范形所设计的控制器与基于LQR最优调节器所设计的控制器的性能.通过期望极点配置和参数计算,所设计的控制器能适应控制系统要求,仿真结果表明该方法有效.     

基于状态反馈的锻造加热炉温度控制方法

锻造加热炉是锻压技术领域的重要设备,在加热过程中要求锻件的内外温度均匀,否则会形成内外温度差,从而在锻件内部产生应力,导致锻件缺陷。针对锻造加热炉的炉温,引入状态反馈控制,分析了某炉温状态反馈控制系统在满足性能指标时控制器最大输出超过最大允许值的情况,并通过适当地延长调节时间,有效地降低了系统控制器的输出。同时,通过在系统中设置全阶状态观测器,对估计模型与实际系统之间的误差进行补偿,提高了系统精度,并提出了去滞后的方法和思路,通过仿真进行了锻造加热炉温控系统去掉纯滞后的前后对比,得到了变换后系统与变换前系统间的相对作用强度为0.6775,体现出较好的替代性能。     

位置伺服系统逆模型控制算法研究

运用逆模型算法控制新型驱动式阀控缸位置伺服系统,将系统线性化成伪线性系统,利用状态反馈和极点配置方法设计线性系统控制器,实现对系统的控制;并与传统的PID控制方案进行比较。仿真结果表明,采用逆系统控制方法的控制效果较传统PID控制方法好。     

一种车辆主动悬架系统的数学模型及最优控制力的确定

对一种车辆主动悬架装置进行了研究。首先对该主动悬架系统进行了分析并建立了该主动悬架系统的数学模型,然后应用线性二次型最优控制方法设计了全状态反馈控制器,以获得最优的主动控制力。对控制器参数的物理意义进行了分析。最后,按主动悬架和被动悬架方式对系统进行了仿真,结果表明：在车辆性能改善方面主动系统优于被动系统。     

基于遗传算法的汽车主动悬架LQR控制器的优化设计

针对汽车主动悬架LQR控制器的设计,利用遗传算法的全局搜索能力,以主动悬架的性能指标作为目标函数对加权矩阵进行优化,提高了LQR控制器的设计效率和性能.仿真结果表明基于遗传算法设计的LQR控制器减少了路面对车身的振动冲击,提高了汽车操作的稳定性和乘坐的舒适性.     

磁悬浮永磁直线电机伺服系统H∞鲁棒控制的研究

磁悬浮永磁直线电动机具有直接驱动与磁悬浮的特点,它能消除传动链所带来的不良影响以及动子与静止导轨之间的摩擦,提高系统的快速反应能力和精度.针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于黎卡提不等式(Riccati)方法设计进给系统的H∞鲁棒控制器.首先,采用矢量控制方法中的id=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.其次,在建立系统状态空间模型的基础上,将此系统归结为标准的H∞控制问题,通过求Riccati不等式的对称正定解,进而得到磁悬浮永磁直线电动机系统的状态反馈H∞控制器.最后,在MATLAB环境下搭建系统的仿真模型,对控制系统进行仿真研究,结果表明所设计的H∞控制器满足对不确定性扰动抑制的要求.     

H∞理论在高精度液压伺服系统中的应用

摩擦与系统模型的不确定性是理论上很完美的控制器在实际中不能应用的主要原因之一，本文针对这种情况，基于Ｈ∞控制理论提出了一种近控制器，它即能削弱摩擦力的影响，又可以在系统模型存在不确定性的情况下保证系统的性能指标。仿真结果表明，这种控制器是行之有效的。     

汽车自适应巡航控制系统硬件在环仿真平台的设计与仿真试验

为了提高自适应巡航控制（ACC）系统的仿真精度,利用实车ACC系统的执行机构建立了硬件在环仿真（HILS）平台。HILS平台由仿真模型和硬件部分组成。仿真模型将运行在dSPACE仿真系统中,包括为了产生雷达模拟信号、ACC控制指令及计算车辆运行状态的雷达模拟器、ACC控制器和车辆模型。硬件部分主要包括电子节气门系统、主动制动系统及其附属的传感器及控制器等。通过串口通信接收来自ACC控制器的指令,HILS平台的硬件可以完成节气门开度和制动压力跟随控制。利用HILS平台进行了不同工况下的ACC仿真试验,仿真结果表明：HILS平台工作状况良好,并可以用于ACC控制器的开发。     

阀控非对称缸系统的反馈线性化滑模控制

针对阀控非对称缸组成的位置伺服系统鲁棒性差的问题,提出了一种结合反馈线性化理论和滑模变结构理论的控制算法。建立阀控非对称缸的非线性模型,运用反馈线性化理论对该模型进行局部线性化,针对线性化后的模型设计滑模控制器,最后通过线性逆变换得到原非线性系统的控制算法。为了验证算法的有效性进行了仿真分析,仿真结果表明:该控制算法有效地减小了位置跟踪误差,提高了系统的鲁棒性,改善了位置跟踪的品质。     

三轴液压振动系统的线性化模型与瞬态力解耦

导出了三轴液压振动系统的线性化模型。基于此模型，分析了由于被试件具有高度和偏心所造成的瞬态力耦合。为消除这种耦合作用，设计了一种反馈解耦控制器。仿真结果表明该控制器能够有效消除系统存在的瞬态力耦合。     

移动机器人建模和未建模扰动环境下的轨迹跟踪控制研究

为解决非完整约束轮式移动机器人(WMR)的质心与几何中心不重合问题,进行移动机器人运动学和动力学建模。详细分析WMR模型的建立过程,并对模型进行仿真,验证所建模型的正确性。针对该模型,设计2种满足李雅普诺夫稳定性条件的控制器,即PID运动学控制器和非线性反馈动力学控制器,并进行了对比实验。实验结果表明:非线性反馈动力学控制器对轨迹跟踪的控制效果比PID运动学控制器好,误差较小。