基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制的研究

为了适应电液伺服系统的非线性特征,提高它对期望位置跟踪的准确性,提出基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制方法。在对电液伺服系统进行建模的基础上,分析其工作过程,并得出伺服阀内流量的连续方程以及活塞的运动方程,建立了电液伺服系统中伺服阀的一阶模型。通过分析PID控制器,构建了鲁棒性能较好的分数阶控制器,加入了调节参数,以更好地调节控制系统的动态特性。采用遗传算法对分数阶控制器的相关参数进行调整,使其能够更好地适应电液伺服系统的非线性特征,从而控制电液伺服系统准确地对期望位置进行跟踪。实验中利用设计的分数阶控制器对阶跃以及正弦期望位置轨迹进行跟踪,以测试其控制性能。从测试结果可见:相对于粒子群控制器,采用分数阶控制器跟踪阶跃和正弦期望位置轨迹时,产生的最大超调率分别减少了7.56%和8.75%,说明设计的分数阶控制器能够较好地控制电液伺服系统对期望位置轨迹进行跟踪。     

电液伺服系统的自适应一般模型控制

针对电液伺服系统跟踪控制问题,提出一种基于等价输入的自适应一般模型控制方案。在电液伺服系统存在建模误差、时变参数和不可测扰动的情况下,控制器能够有效地跟踪系统被控参数;且控制器参数整定方便,物理意义明确。通过仿真表明,该控制方法对非线性的电液伺服系统实现自适应控制是正确有效的。     

基于连续滑模控制的电液伺服系统轨迹追踪控制

为改善电液伺服系统的轨迹追踪精度,设计一种连续滑模控制器,用于对电液伺服系统进行轨迹追踪控制。在电液伺服系统的建模过程中,以控制阀阀芯位移为依据,得到了电磁线圈上的电压及电流方程。在液压流体的作用下,建立气缸内液压流体的流量方程。根据系统的轨迹误差,构造滑动面模型。在开环传递函数状态空间模型的基础上,建立控制律的连续方程,进而得出连续滑模控制器,以克服电液伺服系统的不确定性和扰动性,控制其对标定轨迹进行精确追踪。与干扰观测器对标定轨迹的追踪结果相比,该方法在追踪弧形及方波标定轨迹时,追踪精度分别提高了31.23%和39.98%。该方法能有效改善电液伺服系统的轨迹追踪精度。     

基于李雅普诺夫理论的电液伺服系统非线性位置控制研究

电液伺服系统存在高度非线性及参数时变等问题,同时由于其多学科性质导致精确模型的建立比较困难。针对电液伺服系统非线性位置控制问题,采用基于非线性系统的李雅普诺夫理论的控制器实现电液伺服系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造了伺服阀以及液压执行器的动力学方程,建立电液伺服系统简化数学模型。基于非线性系统的李雅普诺夫理论,利用积分反演法设计了电液伺服系统控制器。采用MATLAB软件对电液伺服系统进行仿真,并与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:采用所设计的控制器,电液伺服系统对阶跃和正弦信号的跟踪性能较优,所需控制电压减少50%左右,跟踪误差也大大减少。     

被动式电液力伺服系统的高阶积分滑模控制

针对被动式电液力伺服系统的控制问题,提出了高阶积分滑模控制方法。积分滑动模可以降低控制器对期望跟踪轨迹高阶导数的要求,有效抑制传统滑模变结构控制中的抖振问题;CMAC神经网络在线学习系统不确定性能够降低控制器参数设计的保守性。将该控制方法应用于电液力伺服系统中,并进行仿真。结果表明:该控制方案均具有较好的控制性能,且能够有效抑制系统的抖振。     

电液伺服系统自适应控制器设计的理论分析

给出了在最小方差自校正控制器设计中，模型结构对稳态误差的影响，分析了各类电液伺服系统自适应控制器设计中应注意的问题，并以仿真说明。     

一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器设计

为了提高液压伺服系统对目标位置的跟踪准确度,设计一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器。首先,通过对液压伺服系统建模,分析其组成结构,建立液压缸与伺服阀的运动学模型。然后,对传统模型预测控制器的工作状态进行分析,获取其对应的线性时不变模型。并在传统模型预测控制器的基础上,利用通过布谷鸟搜索算法改进的PID控制器,设计了混合模型预测控制器。最后,利用所设计的混合模型预测控制器,对阶跃、方波以及不规则信号产生的目标位置轨迹进行了跟踪测试。测试结果显示:所设计的混合模型预测控制器不仅能够跟踪多种信号产生的目标位置轨迹,而且跟踪准确度较高、波动性较小;混合模型预测控制器在跟踪阶跃、方波以及不规则信号产生的目标位置轨迹时,相比传统模型预测控制器的跟踪结果,最大偏离度分别减小了6.77%、17.39%、19.64%,说明所设计的混合模型预测控制器能够控制液压伺服系统对目标位置进行良好的跟踪。     

基于重复控制补偿的电液位置伺服系统PID控制

针对典型电液位置伺服系统,设计了基于重复控制补偿的PID控制器,并通过计算机仿真,再现了系统跟踪正弦信号时的系统响应。仿真结果表明,在该控制器下,电液位置伺服系统具有良好的动态性能。     

电液伺服系统的预测函数控制

本文首次提出了电液伺服系统的预测函数控制，使预测控制在快速电液系统中的应用成为可能。文中给出了控制器的原理和设计方法。通过在电液伺服系统的仿真研究表明该控制方法是可行的。     

油气悬挂实验台控制系统的研究

通过分析伺服系统的设计原理完成对油气悬挂实验台的电液伺服控制系统的建模分析研究,并对控制系统的软件和硬件结构进行相应的分析设计,利用Win CC组态软件编制控制系统软件系统。在运动控制系统基础上进行了位置跟踪试验,结果验证了模糊PID控制器的轨迹规划策略和轨迹跟踪的工程有效性和可行性。     

无凸轮内燃机伺服压电液压执行机构及其控制研究

为解决大部分可变气门控制器无法实现气门的完全可变性,提出一种包含压电和液压部件的伺服压电液压执行机构。采用自适应前馈控制器实现伺服压电液压执行机构的有效控制。构造伺服压电液压执行机构模型,建立伺服压电液压执行机构中压电结构、伺服活塞结构和液压结构的数学模型。设计一种包含2个前馈控制器和1个反馈控制器的自适应前馈控制器。采用MATLAB软件对伺服压电液压执行机构进行仿真,并与传统PI控制器的控制结果进行对比。结果表明:采用自适应前馈控制器的伺服压电液压执行机构的跟踪性能明显提高,跟踪误差减少约50%,控制电压范围也大大减小。该执行机构能很好地实现无凸轮内燃机气门的有效控制。     

钻机平台单通道液压调平支腿的控制分析

由于钻机平台单通道液压支腿控制性能对整个调平系统有影响,提出在钻机平台现有控制方法基础上,对各个液压支腿串联设计单通道控制器,以减少系统调平时间;同时,针对钻机平台单通道液压支腿进行控制器的设计,针对存在的负载干扰不确定性、模型非线性等因素,建立单通道液压支腿非线性仿真模型,设计模糊自适应PID控制器并进行仿真研究。通过Simulink仿真分析,得出在设计的模糊自适应控制作用下,单通道液压支腿能快速跟踪输入信号,相比于常规控制方式,提升了调平支腿对全局控制器输入控制信号的跟踪速度,并将控制误差减小一半,有利于提升整体调平系统的调平速度,为钻机平台调平系统的改进提供了参考。     

基于AMESim的吹塑机壁厚液压控制系统仿真

以容积1 000 L的IBC吨桶的轴向壁厚控制为例,运用AMESim液压仿真软件建立壁厚液压控制系统模型,并采用PID控制料口缸跟随储料缸的运动,实现对系统工作过程的仿真。仿真结果表明:所设计的控制系统能够对两缸的运动实现精确比例控制,准确跟踪壁厚控制曲线,工作过程平稳快速,能够保证中空吹塑制品的壁厚均匀性。     

高精度电液位置伺服系统的设计

将小流量的伺服阀用于低速液压缸的定位控制和跟踪控制，建立了该液压伺服系统的非线性数学模型，实验表明其随动性优于传统的线性控制器，抗干扰能力强。     

流量控制式ECHPS系统的自适应动态面控制策略

针对商用车普遍采用的液压动力转向系统(HPS)助力特性不可变的缺点,提出了一种旁通流量控制式电控液压转向系统。设计了这种转向系统的助力控制策略,研究其核心部件电液比例阀的结构原理和数学模型,采用动态面控制方法设计了一个鲁棒自适应动态面控制器。理论推导证明所设计的控制器不仅能够保证闭环系统半全局渐近稳定,输出渐近跟踪期望轨迹,而且对于系统不确定参数和外界干扰具有较强的鲁棒性。仿真结果表明,所设计的自适应动态面控制器不仅响应快、跟踪效果好、控制精度高,而且能够实现汽车低速时的转向轻便性和高速时的良好路感要求。     

多级伺服阀驱动的液压执行器非线性前馈控制

为了满足自由活塞发电机(FPLG)中液压执行器对高频率和大行程的要求,设计了一种多级伺服阀驱动的液压执行器非线性前馈控制器。主要包括一个双动液压工作的活塞和一个三阶段成比例的伺服阀驱动。提出的前馈控制器结合传统的反馈控制方法,并基于反演模型生成前馈控制算法,在考虑了系统的预测负载力的条件下,前馈控制器接受液压执行器上承受的预测动态负载作为输入,用于跟踪预期轨迹的最佳输入信号。通过模拟测试验证了该控制器的有效性和实用性,满足了自由活塞式发电机发展的需要。     

交叉耦合控制的平移并联机器人位置控制研究

为了改善平移并联机器人对期望位置跟踪的准确性,提出基于交叉耦合控制的集成电液伺服驱动平移并联机器人位置控制。通过对三自由度集成电液伺服驱动平移并联机器人结构和控制方法进行分析,以机器人的末端执行器为基础,定义位置及角度坐标系,在此坐标系上计算并联机器人的逆向和正向运动学解;通过液压轴的伸长长度,求取液压轴的速度和加速度,进而得出集成电液伺服驱动器的动力学模型。以集成电液伺服驱动器的位置误差为基础,求取三自由度下集成电液伺服驱动器的同步误差,利用该同步误差,构造交叉耦合误差模型,进而求取广义误差模型,建立交叉耦合控制器,以实现对机器人的位置进行控制。实验结果显示:与粒子群方法相比,所提方法对正弦及不规则期望位置的跟踪准确度较高,跟踪准确度分别提高了40%和42.15%。可见,所提方法能够对集成电液伺服驱动的平移并联机器人进行准确的位置控制。