伺服系统变结构控制器的设计

对于一些参数经常大范围变化的伺服系统，本文提供了一种变结构控制的工程设计方法。     

基于转动惯量辨识的交流伺服速度调节器自整定研究

针对负载的变化而引起的转动惯量的变化问题,提出了一种基于转动惯量辨识的交流伺服系统速度调节器参数自整定算法.该算法根据速度调节器的参数与系统转动惯量成一定的关系,采用基于扰动观测器(DOB)的转动惯量辨识算法在线辨识系统转动惯量,根据辨识的转动惯量值实时自整定速度调节器的参数,使系统具有良好的动、静态性能.仿真结果充分证明了该转动惯量辨识算法及控制器参数自整定算法是可行、有效的.     

交流伺服系统控制器在线参数自整定方法

伺服系统转动惯量的变化会影响伺服控制性能。为提高伺服性能需要对转动惯量进行在线辨识,实现伺服控制器参数的在线自整定。详细介绍了基于模型参考自适应的转动惯量在线辨识方法,提出了动态调整自适应增益和滤波器时间的方法,有效解决了自适应算法辨识速度和辨识精度的矛盾。根据转动惯量的辨识结果,利用对称优化法则,实时调整伺服控制器参数,以保证控制器动态性能的一致性和鲁棒性。仿真和试验验证了方法的有效性。     

单变量控制系统仿真整定软件

采用多种PID参数整定方法,针对单变量系统进行了PID控制器参数仿真整定软件的发,该软件能够方便地修改过程模型和控制器参数,对单级和串级回路进行了PID控制器参数整定,并给出系统的开环和闭环分要,揄鱼用户对系统进行分析,同时还为用户提供了其它复杂控制结构,使得用户可以根据自己的需要进行控制系统设计。     

伺服电动机控制参数整定平台的设计

为了提高伺服电动机系统的运行性能,设计了伺服电动机系统参数整定平台。在阐述系统基本原理的基础上讨论了系统的组成,该系统包括测试平台、测试电路和测试软件。其次讨论了所采用的改进的增量式PID控制算法和通过实验确定参数方法。最后给出了实验结果,实验证明该系统可以快速地整定系统控制参数。     

变学习速率的神经元自适应PID控制器

本文研究了单神经元自适应PID控制器，并利用模糊集理论提出一种变学习速率的神经元自适应PID算法。应用该算法可进一步改善系统的控制效果和鲁棒性。     

交流伺服系统滑模控制器的动态设计

文章提出了一种适用于交流伺服系统的鲁棒滑模控制器的动态设计方法。该方法将线形控制理论中的动态设计方法与滑模控制有机地结合起来,形成了一套完善、系统的滑模控制器的设计方法。实验证明,这种设计方法可保证伺服系统具有无抖动、无静差、响应快且鲁棒性好,是一种很实用的工程控制方法。     

基于自抗扰技术的智能温度控制器设计

自抗扰控制器(ADRC)不依赖被控对象模型,具有很好的鲁棒性,特别是对于大时滞对象的控制特别有效,但是一套控制器参数无法控制所有温度对象.通过对实际温度对象分析和仿真,提出了用10套控制器参数控制所有温度对象的思想,并把这种思想应用到智能温度控制器设计中.控制器在参数自整定阶段从10套控制器参数中寻找性能指标最优的参数投入运行.通过仿真和实时控制表明,所设计的智能温度控制器对不确定温度对象具有良好的控制效果.     

基于多任务模式的高性能通用交流伺服控制器设计

针对通用交流伺服控制器对电机类型、负载性质和运行参数可配置等要求，从系统结构和软件实现两方面进行分析；根据控制器各部分实时性和通用性的不同要求，提出一种将闭环计算和闭环配置分别实现的方案。闭环计算采用现场可编程门阵列(FPGA)以硬件方式完成，闭环配置在数字信号处理器(DSP)上实现，同时采用嵌入式操作系统完成对控制器的管理。软件实现采用多任务设计方法，提出了外部接口、闭环相关配置、电机起停、数据分析和报警等通用任务模型，并详细说明了各模型的设计和实现过程。实际运行表明，该设计不仅具有控制带宽高和响应速度快等特点，而且极大地提高了系统灵活性和扩展性。     

永磁交流伺服系统参数自学习模糊控制器设计与实现

为进一步改善永磁交流伺服系统的动静态性能,设计了一种基于单神经元的参数自学习模糊控制器,它在控制规则数与二维控制器相当的基础上,可实现三维模糊控制的效果。模糊推理方法基于相平面,直接输入连续量进行推理,计算量小。引入的单神经元采用改进的BP算法来实现比例因子的在线自学习。该控制器结构及算法简单,易于解析实现,具有通用性。将其用于永磁交流伺服系统,实验结果验证其控制性能较PI算法更佳,提高了系统的性能。     

基于DSP的自抗扰控制器算法实现

自抗扰控制器(ADRC)具有优良的控制性能。介绍了二阶自抗扰控制器的结构与离散算法,阐述了其参数整定规律。针对算法中非线性函数不易数字化实现的问题,提出了基于仿真经验参数建立数据链表来查表实现非线性运算的方法。设计了自抗扰控制器DSP实现流程图,编写了基于TMS320F2812型DSP的控制算法,将其应用于电动变桨伺服驱动器。实验结果表明,采用建立数据链表查表法来实现非线性函数是可行的,ADRC控制器可以很好地解决跟踪快速性与超调的矛盾,对控制对象参数扰动具有较强鲁棒性。     

基于单神经元的参数自学习模糨控制器的研究

为进一步改善永磁交流伺服系统的动静态性能，本文设计了一种基于单神经元的参数自学习模糊控制器，它在控制规则数与二维控制器相当的基础上，可实现三维模糊控制的效果。引入的单神经元采用改进的BP算法来实现比例因子的在线自学习。控制器具有结构及算法简单、易于解析实现的特点。为验证其有效性，本文通过仿真试验，将其与采用常规的PI调节器的控制系统进行比较，结果表明，这种模糊控制器具有较好的控制效果。     

基于反步法的异步电机位置控制器的设计

基于静止d—q坐标系下的数学模型，利用非线性反步法设计了异步电机的全状态位置跟踪控制器，通过磁链和转矩的跟踪来达到位置跟踪。在Matlab／Simulink中搭建异步电机位置控制系统的仿真模型。仿真结果表明：用反步法设计的异步电机控制系统能获得较好的位置跟踪控制性能，为异步电机控制系统的设计提供了新思路。     

基于最优开环截止频率学习的永磁伺服系统PI控制器参数整定方法

提出一种基于最优开环截止频率学习的永磁伺服系统PI控制器参数整定方法。针对永磁同步电机转速/电流级联的双PI控制系统,基于同步旋转坐标系下电机频域数学模型,推导出电流环和速度环PI控制器参数的解析表达式。根据期望的系统要求,从时域分析入手,对电流环和速度环分别构建性能评价函数,通过迭代给定激励信号下的最小评价函数值,学习性能最优的开环截止频率,从而实现电流环和速度环PI控制器参数整定。对拖伺服平台上的实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

永磁交流伺服系统先进控制策略研究

随着国家重大专项“高档数控机床与基础制造技术”的实施,对永磁交流伺服系统的性能提出了愈来愈高的要求。本文首先通过对典型应用案例的分析,揭示了交流伺服系统对应用性能的影响,指出提高交流伺服系统性能的必要性。永磁交流伺服系统参数的整定对系统的性能影响极大,如何实现参数的自整定是这一领域的研究热点问题。在多数应用系统中惯量会经常发生变化,惯量变化对系统的动态性能影响很大,本文提出了一种转动惯量在线辨识方法,能够实现惯量变化的自动辨识。在此基础上,针对交流伺服控制器PI参数自整定方法中,忽略了整定过程的周期性和所需的自学习能力,造成整定过程效率低、重复操作次数多、整定时间长问题,本文提出了一种交流伺服系统速度控制器PI参数自整定控制方案,使控制器能够仿人操作,根据历史控制经验不断地改进学习增益。仿真和实验结果均验证了上述方法的有效性,且方法结构简单,易于实现,已在已研发的产业化项目中得到应用。用于伺服系统的永磁同步电机,电机的机械时间常数常小于电磁时间常数,电流环在动态过程中不能抑制速度环的扰动。对此本文加入一个反电动势补偿环节,以消除转速在动态过程中对电流环的影响。理论分析和仿真结果验证了补偿措施的有效性。在永磁交流伺服系统中,电流环环宽对整个系统(速度环/位置环)的环宽具有制约作用。在不提高功率开关速度下如何提高电流内环的宽度也是该领域的研究热点。本文提出了新的改进型PWM方式,在不提高开关频率的情况下,使电流环的带宽得到了显著提高,扩大了永磁交流伺服系统的频带,提高了动态响应,实验结果均验证了该方法的有效性。     

过热汽温控制中的自适应控制器设计及其组态实现

针对常规过热汽温控制中响应速度慢、过渡时间长、超调量大等缺点，提出一种基于自适应规则的控制器的设计方法，使PID控制器的参数自动适应对象的变化，达到最优控制的目的。与此同时，给出了自适应控制器的组态及各部分的工作原理。仿真结果表明，自适应PID控制比常规PID控制品质更好。     

基于布谷鸟搜索的伺服云台控制器设计

伺服云台是一种复杂的控制系统,具有高度的非线性、时变性以及参数不确定性.传统的PID控制算法在面对非线性和参数不确定系统时,难以取得较高精度的控制效果,同时对于外界因素的干扰也缺乏鲁棒性.针对此问题,引入模糊控制对PID参数进行实时整定,构建模糊自整定PID控制器.对于PID控制器参数和模糊控制器的量化因子通过布谷鸟搜...     

PMSM伺服控制系统的改进单神经元PID控制

永磁同步电动机(PMSM)交流伺服系统中含有未知复杂干扰,属于一类复杂的非线性、不确知系统,会影响PID控制算法的控制质量,无法满足伺服系统的高精度指标要求.利用神经网络对未知信息数据的自学习和自适应能力,设计出一种结合传统PID控制与单神经元自适应智能PID控制器,并针对单神经元自适应PID参数的在线学习规则进行了改进.仿真结果表明,应用了单神经元PID控制的伺服系统,不但结构简单,而且能适应环境变化,有效抑制干扰,控制精度明显改善,有较强的鲁棒性,达到了理想的控制效果.     

基于内模控制理论的HVDC IMC-PID控制器设计

分析了内模控制(IMC)理论的优越性,推导了HVDC控制系统的传递函数,在IMC理论基础上设计了直流控制系统IMC-PID控制器。控制系统的性能指标采用平方积分误差值(ISE)衡量,鲁棒稳定性指标采用M值进行评定,在综合考虑两者的基础上进行IMC-PID控制器参数的整定。在MATLAB中搭建标准模型进行数字仿真,结果显示在系统参数发生一定变化时系统仍能够保持稳定,具有较好的动态性能,由此证明了所提设计方法的可行性和有效性。