基于免疫粒子群的机器人自抗扰控制器参数整定方法

针对利用经验试凑法或其他优化算法整定机器人自抗扰控制器参数,存在整定过程复杂、整定结果不是全局最优等缺陷,提出一种基于免疫粒子群融合算法的机器人自抗扰控制器参数整定方法。该方法将免疫算法的免疫信息处理机制引入粒子群算法结构中,解决了免疫算法优化过程繁杂冗长以及粒子群算法过早陷入局部最优的问题,实现了自抗扰控制器参数整定,快速找到全局最优解。MATLAB仿真结果表明：该方法提高了自抗扰控制器的响应速度和稳定性,适用于机器人自抗扰控制器参数的整定。     

基于线性自抗扰控制器的异步电机调速系统

针对异步电机难以建立精确的数学模型和矢量控制系统参数鲁棒性差的问题,提出了用线性自抗扰控制器控制异步电机调速系统.线性自抗扰控制器不需要电机的精确数学模型,通过线性扩张状态观测器估计出电机模型中的耦合项及参数摄动等引起的总扰动并加以补偿,能够实现磁链和转矩的完全解耦,从而提高系统性能.为了验证上述方案,对空载起动,突加负载,给定转速变化、转子电阻变化、转动惯量变化等情况进行了仿真,并与自抗扰控制器控制的异步电机调速系统进行了比较.仿真结果表明线性自抗扰控制器和自抗扰控制器一样,无超调、响应速度快、动态速降小、静态无误差,且对负载扰动、电机参数变化等具有很强的鲁棒性,但线性自抗扰控制器需要整定的参数大大减少了.     

改进自抗扰的PMSM双环伺服系统控制研究

永磁同步电机(PMSM)在电机参数本身变化和外部负载干扰等复杂环境下,传统控制方法无法满足伺服系统对于精度高、抗扰性强和稳定性好的要求。针对该问题,提出一种改进自抗扰(ADRC)的双环控制策略。结合PMSM控制模型和ADRC参数在PMSM中的实际物理意义,设计了改进扩张状态观测器(ESO)的二阶非线性自抗扰控制器实现对位置和速度的联合控制,简化了控制结构以提高伺服系统响应速度,设计了一阶线性自抗扰控制器实现对电流的控制,减小其对外环的影响以进一步提高伺服系统对高性能要求,给出了双环控制器一整套参数整定方法。在MATLAB/Simulink上的仿真实验结果表明,相较于标准ESO,改进ESO更加遵循实际,整个控制策略对于负载扰动和参数摄动表现出很好的抗扰性能和控制精度。研究结果表明,该控制策略能够有效满足PMSM伺服控制系统对高性能的要求。     

自抗扰控制在快刀伺服系统控制中的应用

为了提高微结构自由曲面光学元件超精密加工中快刀伺服系统的跟踪精度和抗干扰性,引入自抗扰控制器。通过对快刀伺服刀架进行建模分析,得到惯性环节和二阶振荡环节串联的等效模型。根据低阶自抗扰控制器控制高阶系统的理论,设计出二阶三维扩张状态观测器,可对来自各种干扰源未知扰动的观测结果做出实时估计和补偿。设计出自抗扰控制器,并给出了参数整定的规则。数字仿真实验表明:自抗扰控制器具有良好的控制品质,应用在快刀伺服系统中可以提高控制系统的跟踪性能和抗干扰性。     

基于改进克隆选择算法的自抗扰控制参数整定

针对自抗扰控制器参数多、整定困难的问题,提出了基于改进克隆选择算法的自抗扰参数优化整定方法。该算法通过在进化过程中采用了三层不同的变异进化策略,形成多策略混合协同进化机制,有效平衡了算法的全局探索与局部开发,较好克服了基本克隆选择算法容易陷入局部最优解以及算法后期收敛速度慢的不足。用经典的标准测试函数来检验所提出算法的可行性与有效性,实验结果表明该算法具有全局搜索能力强、稳定性好、收敛速度快、收敛精度高等优点。以时滞系统的自抗扰控制器参数优化整定进行仿真验证,结果表明经文中提出算法优化后的控制器具有更小的超调量、更快的调节时间及更高的控制精度。     

基于RBF神经网络的永磁同步电机速度PI-IP控制

针对PMSM伺服系统速度环PI和IP两种控制方式控制效果不佳的问题,提出一种基于RBF神经网络的伺服系统速度PI-IP控制参数自整定方法。该方法结合RBF神经网和PI-IP复合控制二者的优点,构造了基于RBF神经网络的速度PI-IP控制器,对速度环控制参数进行整定,改善常规PI和IP两种控制器的控制效果,最后通过仿真实验进行了验证。仿真结果表明:与常规PI和IP两种控制方法相比,该方法能有效减小速度超调,抑制扰动,用该方法设计的伺服系统具有良好的跟踪给定性能和较强的抗负载转矩扰动能力。     

电液位置伺服系统低阶自抗扰控制研究

电液位置伺服系统是一种时变非线性、外部扰动未知且数学模型复杂的高阶系统,对其采用的高阶自抗扰控制方法,需要整定参数较多,模型结构复杂,在实际工程应用中难以实现。针对这个问题,对电液位置伺服系统的一阶和二阶自抗扰控制(ADRC)性能进行研究,实现电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制。基于Simulink建立的电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制系统,给定阶跃和正弦信号指令,并对系统施加一个负载扰动力,分析系统的响应速度、准确性和抗干扰能力。结果表明,一阶和二阶自抗扰控制都可以使电液位置伺服系统达到稳定状态,且二阶非线性自抗扰控制系统响应速度更快,控制精度高,鲁棒性更强。     

伺服位置控制参数的RBF神经网络自整定研究

为了获得满意的交流伺服系统位置控制性能,需要对伺服系统位置控制参数进行整定。提出一种基于RBF神经网络的伺服系统位置控制参数自整定方法,该方法利用RBF神经网络全局寻优的优点,对伺服系统位置PF控制参数进行整定,从而改善常规PF控制器的控制效果,最后通过仿真实验进行了验证。仿真结果表明:与常规PF控制方法相比,该方法稳定有效,控制精度高,具有更好的控制效果。引入了RBF神经网络的伺服系统,提高了动态性能,增强了系统稳定性。     

粒子群算法优化的液压球形关节自抗扰控制研究

以液压球形关节为研究对象,针对其多输入多输出、非线性和模型不确定性等特征,采用一种基于改进型粒子群算法(PSO)参数自整定的自抗扰控制器(ADRC)。分析ADRC各参数的意义和整定原则,采用改进的非线性动态方式更新PSO的惯性权重,并引入基于时间乘以绝对误差积分的优化准则(ITAE),运用改进型PSO在线自整定ADRC的参数。利用MATLAB/Simulink建立控制系统仿真模型,结果表明：与传统ADRC相比,经过改进型PSO参数优化的ADRC具有更好的控制性能,在α和β运动方向上超调量分别减小0.3、0.13 rad,调节时间分别缩短0.98、0.59 s。     

平整机轧制力控制系统神经网络自整定PID控制策略研究

为提高平整机轧制力控制系统的动态特性,满足延伸率控制的要求,在对轧制力控制系统模型辨识分析的基础上,对平整机轧制力控制系统的控制算法进行研究.针对平整机轧制力控制系统存在的电液耦合特性、参数时变特性、外界干扰和非线性等情况,提出基于改进BP算法的神经网络的自整定PID控制器,并对系统的响应特性进行仿真分析.结果表明基于改进BP神经网络的自整定PID控制器的控制效果优于普通PID控制器,且对于非线性和时变系统同样具有良好的控制能力.     

压电驱动的快刀伺服器的迟滞逆模型辨析与自抗扰复合逆控制

为了提高具有表面微结构零件的超精密加工中快刀伺服器的轨迹预测和跟踪精度与抗干扰性,设计一种新型复合控制:在前馈控制器中用Preisach逆模型补偿系统中压电陶瓷驱动器引起的非线性特性;针对前馈控制器未能补偿的非建模扰动、模型参数的不确定性以及其他外界未知扰动,设计了自抗扰控制作反馈控制器。推导了Preisach逆模型;用RBF神经网络实现了Preisach逆模型对压电陶瓷驱动器的线性化补偿;通过对快刀伺服器的建模分析,得到惯性环节和二阶振荡环节串联的等效模型,设计三阶四维扩张状态观测器,可对未知扰动的观测结果作出实时估计和补偿。根据快刀伺服器和超精密车削的特点,取消跟踪微分器,增加速度输入和加速度输入,设计了改进的自抗扰控制器。上述两种控制器组合成复合控制器。实验表明,该复合控制方法可以提高预测和跟踪精度与抗干扰性。     

永磁同步电机的时间尺度自抗扰控制参数整定

针对永磁同步电机(PMSM)复杂、强耦合的非线性特点,同时传统PI控制算法控制精度不高、响应速度慢等特点,提出了一种基于时间尺度参数整定的自抗扰控制(ADRC)PMSM控制策略。在传统的ADRC的基础上分析时间尺度研究参数整定问题,理论分析后得出PMSM的时间尺度,结合时间尺度与ADRC参数的关系进行参数整定。仿真结果表明,该方法在ADRC控制下有良好的动态性能并且对不同的PMSM均具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。     

电液位置伺服系统降阶自抗扰控制

针对传统自抗扰控制应用于电液位置伺服系统时存在观测器阶数过高,造成状态观测器观测变量多、负担重、相位滞后严重及系统响应超调大等问题,采用降阶自抗扰控制方案进行处理。将系统位置信息视为已知,以降低观测器阶数,可有效削弱观测滞后、降低系统超调、提高系统抗扰能力,同时减少了控制器待整定参数,提高系统的稳定性。采用MATLAB与AMESim进行联合仿真。结果表明：与采用传统自抗扰控制器的系统相比,采用该控制策略的系统超调量降低79.8%,调整时间缩短22.7%,改善了电液位置伺服系统的控制性能,具有更优的抗扰性能。     

电液位置伺服系统高增益自抗扰控制

针对电液位置伺服系统采用自抗扰控制策略时,存在因系统阶数过高导致状态观测器需观测的变量多、观测信息相位滞后以及易引起系统响应滞后及超调等问题,采用高增益自抗扰控制方案。对系统模型进行降阶处理,以简化控制器结构,减少待整定参数;在传统扩张状态观测器的基础上,进一步对系统总扰动的微分信号进行观测,观测系统扰动的变化趋势,产生有效的超前补偿信号,从而提高系统控制性能及抗扰能力。最后,通过MATLAB与AMESim进行联合仿真。结果表明：该控制方案相比于传统自抗扰控制,系统超调量降低85%,响应速度提高47.7%,并有效提高了系统抗干扰能力,具有更优良的动态及稳态性能。     

电液力伺服系统参数自整定模糊PID控制器设计

针对飞机结构强度试验中常用的电液力伺服系统,讨论了系统组成和数学模型。利用MATLAB设计参数自整定模糊PID控制器以克服系统非线性和负载扰动的影响;通过系统辨识建模的方法,采用预报误差法得到系统ARMAX参数模型辨识结果;以辨识结果为对象对设计的参数自整定模糊PID控制器进行Simulink仿真。结果表明:相比常规PID控制器,采用参数自整定模糊PID控制器进行控制,系统具有更好的稳态精度、快速性和鲁棒性。     

插装式比例节流阀自抗扰控制研究

为了克服插装式比例节流阀中流量增益非线性、液动力、摩擦力等多种非线性扰动对阀芯控制性能的影响,提出了三阶自抗扰非线性控制策略。以DN80大流量插装式比例节流阀为研究对象,通过系统辨识的方法建立了较准确的数学模型,并进行了验证。在此基础上设计了三阶自抗扰控制器,并对设计的控制器参数进行了整定优化。通过仿真和实验分别对插装式比例节流阀主阀芯的阶跃响应的快速性和抗干扰特性进行了研究。结果表明:采用自抗扰控制下的主阀芯在阶跃激励下的响应和抗干扰能力方面明显均优于PID控制,系统具有较好的动静态性能和鲁棒性。     

基于自抗扰控制器的电弧炉电极控制系统

针对三相电弧炉是非线性、时变和分布参数的多输入多输出耦合系统,采用自抗扰控制器的方法,对系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿。仿真结果表明,采用自抗扰控制器具有较好的动态性能以及对扰动、参数变化都具有较好的鲁棒性。     

立辊电液伺服系统的线性自抗扰控制

针对热轧立辊电液伺服系统控制精度问题,提出一种基于线性自抗扰控制器(LADRC)的控制方法.LADRC与传统的ADRC相比:去掉跟踪微分器(TD),只由线性扩张状态观测器(LESO)和线性组合(LSEF)组成,这两部分只用线性函数实现,可直接用Simulink模块建模.推导出LADRC参数的整定公式,使参数调整过程大为简化.另外所采用的LADRC阶次比常规方法低一阶,由此产生的误差,再加上其他未知不确定外扰和未建模动态,都归结为一个综合扰动量,由LESO对其进行观测和补偿.仿真结果表明:LADRC控制器比传统的PID控制器具有更好的抗扰动能力、更强的鲁棒性.     

异步电机调速系统的自抗扰控制研究

针对矢量控制系统存在的参数鲁棒性差的这一难点,基于自抗扰控制原理,提出了一种可以取代经典PID控制器用于异步电机调速的非线性自抗扰控制器.利用扩张状态观测器,自抗扰控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦.此外,上述控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗扰控制器的设计能够独立于异步电机的精确数学模型.仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗扰控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能.     

模糊自整定PID控制器设计及其MATLAB仿真

针对PID控制器参数整定不易的局限，将模糊控制和PID控制结合起来，构造了一个模糊自整定PID控制器，通过模糊控制规则在线调整PID控制器的参数，并详细阐述了在MATLAB下实现该控制器的计算机仿真的方法。仿真结果表明；模糊自整定PID控制器比传统PID控制器的动态响应曲线好、响应时间短、超调量小，稳态精度高，动静态性能好。