基于前馈解耦的振动与加载电液混合试验系统力加载跟踪控制研究

针对振动与加载电液混合试验系统力加载跟踪过程中的多余力抑制问题,分析了振动与加载电液混合系统的组成及工作原理,建立了混合系统的动力学模型,并对动力学模型的准确性进行了验证。在此基础上,分析了混合系统加载多余力的产生机理,提出了振动与加载电液混合系统力加载前馈解耦控制算法。搭建了振动与加载电液混合试验台及嵌入式控制系统,利用振动与加载电液混合试验台进行了力加载控制策略的试验研究。结果证明,与传统PI控制器相比,提出的力加载前馈解耦控制算法可以更有效地抑制系统多余力,提高力加载的跟踪精度。     

风机叶片全尺寸静力多点加载的解耦控制

针对风机叶片静力加载试验时各个加载点之间存在加载力耦合,加载力抖动影响精度甚至损坏叶片,研究了多点风电叶片静力加载模型及解耦控制。分析多点加载下叶片变形耦合,利用悬臂梁模型推导了多点加载下叶片变形耦合矩阵关系式,并结合变频调速控制液压系统,建立了两点耦合加载系统的仿真模型,设计了解耦控制器及自适应模糊PID控制算法,减少各个节点的牵引力耦合,实现叶片多节点全尺寸静力加载试验。仿真表明解耦控制器很好地解决多点耦合,加载曲线振荡现象明显减少,节点最大误差为2.3%。试验进一步证明:叶片加载过程中加载点牵引力能保持平稳、协调变化,加载保持阶段的偏差维持在±0.1 k N,降低了加载过程中牵引力耦合,获得较好的控制效果,满足风机叶片静力加载试验要求。     

兆瓦级风电叶片静力加载控制系统设计及试验

设计了一套兆瓦级风电叶片全尺寸静力加载控制系统,阐述了其构成及工作原理。采用最小二乘法对传感采集数据进行拟合,提高了数据精度。基于控制器局域网（CAN）总线构建两级网络的分布式检测与控制系统,将耦合的多通道加载系统等效为多个具有干扰的单通道加载系统。基于AMES—im和MATLAB／Simulink软件构建静力加载耦合仿真模型,首次将无模型自适应（MFAC）算法应用于静力加载过程的牵引力解耦控制。仿真结果表明：被控对象在一定的变刚度、变阻尼条件下,采用MFAC算法可有效减小牵引力耦合,保证牵引力误差小于2．0％,控制效果明显好于传统的控制算法。现场试验证明：静力加载控制系统可保证大柔度叶片远距离、连续、平稳、协调加载,特定阶段的加载精度优于1．0％（满量程）,完全满足兆瓦级风电叶片全尺寸静力加载试验要求。     

基于Matlab的工业锅炉燃烧系统模糊解耦控制设计

锅炉燃烧系统是一个复杂的系统,有许多个变量,各变量之间具有耦合关系,很难建立精确的数学模型.为此,采用模糊控制方法,通过建立模糊控制系统模型和对模糊控制器的设计,引入解耦参数,实现系统的解耦控制,在Matlab环境下对燃烧控制系统进行了仿真,仿真结果显示,系统的控制精度大大提高.     

二次调节加载系统模糊解耦控制研究

二次调节加载系统要求具有输出稳定转矩与转速的能力,但二次调节加载系统是一个非常复杂的机电液耦合系统,受外界负载扰动影响,输出转矩与转速极容易波动。针对这一问题,在综合考虑系统液压与机械结构特点基础上,建立了二次调节加载系统数学模型。设计出了模糊解耦控制器,通过对角解耦方法实现了系统转速部分与转矩部分的解耦。设计了模糊控制器实现了系统转速与转矩的高精度控制。仿真分析验证了该模糊解耦控制器能有效控制系统输出转矩与转速。     

污泥深度脱水的加药模糊控制系统设计与仿真

介绍了污泥深度脱水控制系统的基本原理,并设计了污泥调理加药模糊控制系统算法,利用模糊专家控制技术建立控制模型对调理加药过程进行动态控制调节,实现设备按需运行,通过仿真分析验证了设计的有效性,该研究结果对于降低污泥深度脱水系统整体能耗、节省运行成本具有一定的实际意义。     

基于AMESim的液压位置伺服系统仿真

介绍了AMESim软件及其特点,并应用该软件对四通道静力协调加载系统中的一个通道即液压位置伺服系统进行了模型搭建、参数选择和仿真分析。该系统是一个典型的闭环控制系统,其中包括比例放大和反馈。结果表明,应用AMESim软件能较好地解决液压系统动态仿真问题。     

变速器动态模拟试验台解耦控制方法研究

对变速器试验台动态加载过程中转速与转矩相互耦合的问题进行了研究。建立了系统耦合影响的数学模型,分别分析了电磁耦合和机械耦合对系统控制性能的影响,在电磁耦合和机械耦合环节加入解耦补偿控制模块,实现了变速器动态模拟试验台控制系统的解耦。通过对被试变速器一档、三档和五档工况解耦前后的仿真结果分析,验证了解耦方法的有效性,提高了系统动态模拟的控制精度和响应速度,是实现变速器工况模拟试验台高动态控制的有效尝试。     

机械解耦自标定并联六维力传感器设计及仿真

针对传统多维力传感器研制后均需繁冗的加载标定这一现状,提出了多维力传感器“自标定”设计理念,通过钢球滚动机械解耦,设计了一种弱耦合全压向力自标定正交并联六维力传感器结构。论证了该六维力传感器的滚动解耦原理,分析了其自标定原理。基于螺旋理论建立了该六维力传感器理想数学模型,计算得到其一阶静力影响系数矩阵。考虑分支弹性变形,基于高次超静定结构力学求解原理,对该六维力传感器进行了受力分析与仿真计算,结合数值算例论证了其自标定特性,从而为该新型六维力传感器的研制奠定基础。     

两自由度人体手臂震颤模拟平台设计及性能分析

针对利用生物力加载技术抑制人体手臂震颤研究的需要,设计了一种用于模拟手臂震颤运动的两自由度平台的三维模型,并且在机械结构的基础上搭建了相应的控制系统,利用所设计的三维模型以及控制系统,建立了两自由度人体手臂震颤运动模拟平台实体。对平台实体进行了性能分析实验,得到相应的手臂震颤仿真信号以及震颤运动轨迹,并对其进行了分析;经实验验证,所设计的两自由度人体手臂震颤运动模拟平台产生的"震颤"运动是稳定且可靠的。     

应用Simulink铰接式车辆牵引力模糊控制建模分析

在车辆运行中,根据不同路面运行状况对牵引力输出进行合理控制,既可提高车辆动力性,又能减小机构之间的冲击和磨损,提高整体寿命。针对铰接式电动轮车辆,采用牵引力控制系统,对车辆运行中的滑转率进行监测,使用模糊控制系统对牵引力进行控制,从而有效控制电机的输出转矩,以实现不同运行路面滑转率的有效控制。搭建铰接式电动轮车辆的整车动力学模型,对转向过程中的动力学方程进行分析;并搭建电机控制模型和适合本系统的牵引力模糊控制器;基于Matlab/Simulink将模糊控制器与整车模型集成整车牵引力模糊控制分析模型,对低附着系数路面、对开路面、高低附着系数对接路面的整车运行状况进行分析。由分析结果可知:车辆在不同附着系数运行时,滑转率模糊控制系统有效减小车轮的打滑程度,使得路面提供的附着力得到最大程度的利用,保证车辆行驶稳定性,提高行车安全性,控制取得很好的效果;分析方法和分析结果为此类研究提供参考。     

爬楼轮椅座椅机构模糊PID控制策略研究

为了实现爬楼轮椅座椅机构的功能要求,在上位机做算法设计了一套模糊PID座椅机构位姿调节控制系统,可以实时地监控座椅完成预设定的动作。根据爬楼轮椅的功能需求,制定出了座椅机构的动作要求;确定了传感器的安装位置;搭建了控制系统的硬件结构并且设计了人机交互界面;基于VC++6.0进行了软件开发并建立了模糊PID控制系统模型,制定控制规则,并对该控制系统进行了试验。实验结果表明:该控制器算法简单、稳定精度高,解决了系统响应快速平稳性和高稳定精度之间的矛盾。     

基于复合控制的电动式伺服力加载系统设计及测试

伺服电动缸具有响应快、同步性好及控制精准的特点,拟选用伺服电动缸取代液压缸作为飞机结构静力试验中的加载执行机构。通过设计电动伺服协调加载系统的控制策略,首次将电动式力控加载技术引入到结构静力试验平台;应用MTS控制系统和BECKHOFF嵌入式控制器,对悬臂框结构件分别进行单通道及多通道的电动伺服加载测试;总结电动伺服加载系统控制参数调试方法。研究及测试结果表明,基于复合控制的电动伺服协调加载过程准确、平稳,基本满足结构强度试验加载要求,具有一定的推广价值。     

平面2自由度并联机器人的解耦控制和仿真分析

以平面2自由度并联机器人为研究对象,推导其运动学模型,在运动学模型的基础上结合欧拉-拉格朗日动力学方程推导其动力学模型,根据得到的动力学模型引入计算力矩解耦控制方法,并证明该方法在理想估计与非理想估计下,对应的李雅普诺夫函数是全局渐进稳定的,从而得到解耦控制率方程,根据控制率方程和机器人的实际结构参数搭建Simulink仿真模型,进行运动控制仿真,仿真方法有:基于传统PD控制器的计算力矩解耦控制仿真方法和基于自适应模糊控制器的计算力矩解耦控制仿真方法,仿真输出机器人跟踪给定运动轨迹的效果图和误差图。仿真结果表明,无论是在理想或非理想状态下,计算力矩解耦控制方法确实可以使控制系统趋于稳定,且跟踪误差小,通过比较可知,基于自适应模糊控制器的计算力矩解耦控制方法的效果更佳。     

基于动态柔顺永磁同步直线电动机的PID控制方法研究

为了探究永磁同步直线电动机的动态特性,针对其非线性、时变性和强耦合性的特点,建立电动机数学模型,将模糊控制思想与传统PID控制方法相结合,设计一种二输入三输出结构的模糊PID控制器控制直线电机。并以某平板型永磁直线电动机实验平台为基础,在Simulink中搭建控制系统仿真模型,加载初始速度和外部冲击力进行仿真分析。研究表明,在控制直线电动机的推力和速度方面,启动阶段传统PID控制效果明显优于模糊PID,而当系统存在外部冲击时模糊PID控制效果又明显优于传统PID。最后实验验证了两种不同控制方法对典型载荷工况的适用性。     

基于T-S模型的比例变量泵模糊控制系统

以斜盘式轴向柱塞电控比例变量泵为研究对象,设计了变量泵模糊控制系统,推导并建立了变量泵变量机构的数学模型,提出了一种基于T-S模型和仿人工智能相结合的模糊PID控制算法。试验结果表明,所设计的T-S模糊PID算法与传统PID控制算法相比,可明显改善系统的动态控制性能,达到了对变量泵排量进行精确、快速控制的目的。     

模糊控制系统在电化学放电线切割加工的 应用研究

针对电化学放电线切割加工方法,基于润湿的供液方式,搭建了基于力信号反馈控制进给的加工实验平台,设计了基于力信号反馈控制进给速度的模糊控制系统,并将模糊控制系统应用到力信号反馈控制进给的加工实验平台上,进行了微槽加工实验,发现与PID控制算法相比较,模糊控制系统有效改善了微槽两侧的过切现象,显著提高了加工效率,验证了模糊控制系统在电化学放电线切割加工过程中的实用性。     

基于混合总线的分布式风电叶片全尺寸静力加载试验系统

针对风电叶片静力加载试验的特点,提出了一种基于混合总线的分布式风电叶片全尺寸静力加载试验系统,不仅所有节点可以全自动协调加载,而且单个节点也可以独立手动操作。人机操作界面与主控制节点通过RS485串行总线进行双向数据系统传输,主控制节点与多个从控制节点之间采用CAN总线星型拓扑结构,从控制器与变频器之间采用Modbus-RTU协议。通过现场人机监控可以观察、分析、记录和实时控制每个加载节点的拉力、挠度、油温及液位等参数。基于静强度系数法进行现场加载试验,结果表明:该静力加载试验系统操作简单,监控参数均能实时准确回传,加载力变化平滑稳定,加载速度和精度均达到了预定要求。     

基于阻抗控制的阀控缸系统动态特性分析

建立了阀控液压缸系统动力机构及负载的数学模型,完成了双自由度力控制模型及其传递函数的推导,并给出了力加载控制系统的方框图。然后提出了力环包容位置环的控制策略,针对力环加载力控制,设计了基于阻抗控制的力加载控制器,通过运用Matlab/Simulink软件对单缸双自由度力加载控制系统进行仿真分析,得到了系统位置环及力环的频率特性及其在阶跃输入下的响应。最后通过阻抗控制器参数与系统参数不完全匹配时系统阶跃响应的仿真分析结果,验证了该阻抗控制器的有效性。     

新型过约束正交并联六维力传感器测量模型与静态标定试验

面向航空航天领域对重载大吨位多维测力传感器的急需,通过引入冗余测力分支,提出一种适用于重载测力场合的新型过约束正交并联六维力传感器结构,在提高传感器结构刚度和承载能力的同时有效抑制了关节摩擦对多维力传感器测量精度的影响。基于螺旋理论,推导得到了该并联传感器一阶静力影响系数矩阵,建立理想状态下该新型过约束正交并联六维力传感器测量数学模型。考虑各测量分支的初始预紧力与刚度,基于传感器静力平衡方程与补充建立的位移协调方程,推导建立考虑初始预紧力与分支刚度因素下该新型过约束正交并联六维力传感器测量数学模型。在此基础上,设计并研制该新型过约束正交并联六维力传感器样机,搭建传感器加载标定与信号采集及处理试验系统,对新型过约束正交并联六维力传感器进行了加载标定试验。根据试验结果计算了传感器测量误差矩阵,分析得到了传感器测量精度,从而为重载过约束并联六维力传感器的开发与应用提供了参考。