直流伺服系统模型及其辨识

伺服系统又称为随动系统,是构成自动化体系的基本环节,是由若干元件和部件组成的具有功率放大作用的一种自动控制系统。系统辨识是指当用户无法从物理上得出所研究系统的数学模型,但可以通过适当的实验手段测试出系统的某种响应信息时,就可以根据它来获得系统的数学模型。本文完成了对直流伺服系统的建模以及辨识,尤其是利用系统的阶跃响应数据对直流伺服系统的模型进行了直接辨识,即由系统阶跃响应采样数据构造线性方程组,通过对方程组求解估计出系统参数。最后,对辨识出的系统进行仿真,通过将仿真结果与原阶跃响应数据比较表明,本文所采用的辨识方法取得了良好的辨识效果。     

直流伺服系统模型及其辨识

伺服系统又称为随动系统,是构成自动化体系的基本环节,是由若干元件和部件组成的具有功率放大作用的一种自动控制系统。系统辨识是指当用户无法从物理上得出所研究系统的数学模型,但可以通过适当的实验手段测试出系统的某种响应信息时,就可以根据它来获得系统的数学模型。本文完成了对直流伺服系统的建模以及辨识,尤其是利用系统的阶跃响应数据对直流伺服系统的模型进行了直接辨识,即由系统阶跃响应采样数据构造线性方程组,通过对方程组求解估计出系统参数。最后,对辨识出的系统进行仿真,通过将仿真结果与原阶跃响应数据比较表明,本文所采用的辨识方法取得了良好的辨识效果。     

二阶加延时模型的阶跃响应辨识方法

提出了一种带有延迟环节的二阶连续开环系统的阶跃响应辨识方法. 这种方法可以由系统的阶跃响应采样数据构造非线性方程组, 通过对方程组求解估计出系统的参数. 在不存在延迟环节的时候, 非线性方程组将简化为线性方程组. 仿真表明算法具有较高的精度.     

直流电机模型参数的直接辨识

直流电机的数学模型计算是直流调速系统设计的重要环节,传统方法求解得的直流电机模型参数误差大,且不能获得在线参数辨识。为了求出精确的直流电机模型参数,该文给出了求解直流电机数学模型的直接辩识算法,并以一个电机的实验为例,分别用传统方法和直接辨识算法求出了这个电机的模型参数,和阶跃响应曲线。通过对这两种方法所求得的结果进行仿真比较,证明直接辨识算法可行,模型的精确性有明显改善。     

二轴数控工作平台的建模与仿真研究

利用系统建模与仿真的方法对数控机床的X-Y工作平台进行研究，建立了数控机床伺服系统动态性能的仿真模型，分析了伺服系统动态特性，应用ADAMS和Matlab/Simulink软件实现对整个系统的动态性能仿真，由伺服系统的Bode图和阶跃响应可以求出伺服系统的各项性能指标，具有很好的动态响应特性，可迅速地为数控机床伺服系统的调试提供可靠依据。     

基于递推最小二乘的吊舱推进无人水面艇建模与辨识研究

为了研究吊舱推进无人水面艇的建模问题,以响应型数学模型为研究重点,应用系统辨识的方法确定其模型参数。根据MMG分离建模的理论建立吊舱推进无人艇的三自由度平面运动数学模型,然后对作用在艇体的力与推进器推力进行分析与假设,将平面运动数学模型化简为响应型数学模型。在得到响应型模型的基础上,通过实船进行回转实验和Z型实验采集相应数据,然后利用递推最小二乘以及数据拟合的方法对模型参数加以辨识。为了验证辨识结果的正确性,对辨识出的响应模型进行模拟仿真并与实际数据进行比较,结果表明：仿真结果与实际数据的误差在可信范围内,由此证明了系统建模与辨识结果的正确性。     

带钢卷取机跑偏电液伺服系统PID控制器的设计

针对带钢连续轧制过程中的带钢跑偏问题,文章提出了一种带钢卷取机跑偏电液伺服系统PID控制器的设计方案。在介绍带钢卷取机跑偏电液伺服系统的基础上,通过静态计算,建立了该系统的数学模型;根据带钢卷取机跑偏电液伺服系统的开环传递函数及不同的控制量组合,分别设计了比例控制器、比例积分控制器和比例微分控制器,并采用Matlab软件仿真并分析了各控制器作用下系统的阶跃响应性能,根据各时域响应指标评定并确定了PID控制器的参数值。由PID控制器作用下系统的阶跃响应波形及系统开、闭环波德图得出,该PID控制器超调小、调节时间短、响应快、性能稳定;对带钢卷取机跑偏电液伺服系统的稳态误差进行分析后得出,该系统的稳态误差为零,由此证明了该PID控制器的有效性和正确性。     

激光焊接系统的非线性辨识和自适应控制

激光焊接涉及到复杂的物理和化学变化,是一个典型的非线性系统,用机理建模法很难得到系统的数学模型,通常采用基于输入输出数据的系统辨识方法来建模;为了得到未知参数的无偏估计,采用相关最小二乘法进行辨识建立激光焊接系统的双线性模型,并通过比较实际焊接系统的阶跃响应和模型的阶跃响应验证了模型的准确性和有效性;在此基础上,采用反馈线性化方法,对激光焊接系统设计了最小方差自适应控制器;仿真结果表明了该非线性自适应控制方法的有效性.     

系统辨识在水压仿真器试验建模中的应用

水压仿真器作为一种特殊电液压力伺服系统,通过控制伺服阀的开口直接控制工作腔的压力变化,很难通过理论方法进行建模。应用系统辨识方法对水压仿真器的数学模型进行了研究,首先设计能使系统稳定的简单闭环,再对系统施加合适的输入信号,记录系统的输出信号进行试验建模,最后推导出被控对象的数学模型。经过验证,辨识模型基本能够反映实际系统的特性,这种辨识方法是研究水压仿真器或相似压力伺服系统特性的一种可行方法。     

基于多次阶跃法的多变量阶跃模型辨识

针对传统的一次阶跃测试的缺点和多变量系统 的特点,提出了一种基于最小二乘的多次阶跃测试的多变量系统阶跃响应模型辨识方法．该 方法可以在装置正常工作的条件下,进行多次阶跃测试,因而在工程上是比较实用的．仿真 结果证明了其可行性．     

基于模糊神经网络PID的舵机控制系统

针对某型号导弹中舵机控制系统进行优化研究。对于具有非线性、时变特性的复杂系统,在分析传统PID控制算法和模糊神经网络控制算法的基础上,提出一种经过改进的模糊神经网络PID控制器。通过采用自组织学习阶段和有教师学习阶段的分阶段学习方式,提高网络的学习效率。建立直流无刷舵机控制系统的数学模型,利用MATLAB进行仿真分析。实验结果表明,所设计的控制器对阶跃响应更加迅速,基本无超调,对舵偏角指令执行准确,相位移动更小。     

基于遗传算法的直流伺服系统参数辨识及摩擦补偿控制

针对静态摩擦力对数控机床直流伺服系统的干扰问题,提出了一种先利用遗传算法对静态摩擦模型中的参数进行辨识,然后采用基于摩擦模型补偿的伺服控制方法。该方法首先根据直流伺服系统的摩擦特性建立摩擦模型,再将摩擦补偿引入到直流伺服系统的反馈控制结构中,获取伺服电机的位置误差。采用遗传算法对摩擦补偿模型进行参数辨识,使摩擦补偿量在数值上不断逼近实际的摩擦干扰,并利用摩擦补偿量来抵消摩擦给伺服系统带来的影响。为了验证参数辨识的效果,将普通PD控制与基于摩擦补偿的PD控制进行了仿真比较,实验结果表明,后者能够消除由于静摩擦的存在而造成的位置跟踪中出现的平顶现象,能够达到理想的跟踪效果。因此,本文所提出的方法具有较强的摩擦干扰补偿能力,能够实现对直流伺服系统的精确控制。     

微机控制直流电机及其激光图形显示系统

直流电机的工作方式比较多,但是如何有效地把它们设计成为图形显示器件却是一个比较复杂又很实用的课题;文中研究了一个利用微机控制三种直流电机工作的激光图形显示系统;使用了三种不同类型的电机:可逆电机、伺服电机和反应式电机;设计了基于计算机控制的偏振、旋转和步进三种直流电机工作方式,分析了利用微机控制直流电机来显示激光图形的软硬件工作原理,给出了图形的几何变换算法及程序流程;最后展示了部分输出结果图,取得了较满意的效果。     

Servo signal processing for flying height control in hard disk drives

A novel method of measuring the relative head-medium spacing based on a measurement in the servo sectors is developed and simulated using a read back signal model. The spacing measurement is tested experimentally on a spin stand where the flying height is varied using the resistance heater element in a thermal flying height control slider. In addition, voltage step response measurements were obtained. The data were used to perform system identification and estimate the dynamics of the thermal actuator. The model can potentially be used for thermal flying height control.     

基于旋转电弧传感的新型轮式自主移动焊接机器人系统

介绍了一种基于旋转电弧传感的新型轮式焊接机器人系统，机构上前轮采用步进电机转向，后轮由交流伺服电机驱动，左右与上下十字滑块用两个直流伺服电机控制，这4个电机用一4轴驱动运动控制器进行驱动控制，大大提高了集成度与控制效率，目前是一种新型的焊接自动化装备．     

基于工程化参数优化的遥测伺服系统仿真分析

针对试凑法研制的XX设备的天线伺服系统无法得到最优化的PID参数情况,研究该设备伺服系统的PID参数优化。首先从设备原始资料及说明书着手,分析设备的组成原理、各元器件的性能以及天线伺服系统指定角度跟踪的机理,其次查阅相关资料,分析该系统关键部件的传递函数模型从而建模整套天线伺服系统,从系统的三环结构依次按照工程化设计的原则对天线伺服系统的参数进行理论优化,最后,采用Matlab/Simulink软件对优化后的整套伺服系统进行仿真分析。仿真分析结果表明采用工程设计优化后参数其总体天线伺服系统的阶跃动态响应性能相比于当前天线的伺服系统性能更佳。该方法从理论上对天线伺服系统的控制性能优化提出了一定的指导作用,对设备到的优化和性能提升提供了一定的实用价值。     

电动缸举升伺服机构高精度复合控制策略

针对电动缸举升机构的高精度伺服控制的现实需求,提出结合辨识伺服环路和差分激励信号的一种基于限定记忆区间的循环最小二乘法(CLS)以及基于迭代控制器参数和观测器参数的一种变参数比例积分控制器(VPI)结合基于卡尔曼滤波器的变参数比例多重积分观测器(VPMISAKF)的复合控制策略.实验结果表明:相比于最小二乘法, CLS辨识法辨识拟合的惯量和阻尼均方根误差分别下降93.61%和82.39%;相比于PI控制器, VPI结合VPMISAKF的复合控制策略使得系统的阶跃响应拟合度在空载和带载工况下分别提高至0.994和0.991;相比于VPI控制器,VPI结合VPMISAKF的复合控制策略使得系统的正弦响应误差在空载和带载工况下分别降低88.89%和86.45%. CLS辨识法和VPI结合VPMISAKF的复合控制策略对电动缸举升机构的高精度伺服控制具有一定的参考意义.     

基于PID算法的直流电机PWM调速控制器设计

为提高对直流伺服电机转速的控制精度,将控制器硬件电路设计成闭环控制系统,通过位置传感器采样获取伺服电机转速并反馈给单片机系统,引入基于PID控制的算法对单片机进行编程控制,设计了一款能通过反馈控制自动修正直流电机转速的调速控制器,文中给出了控制器的硬件电路设计方法和系统软件的编程算法。该控制器具有成本低、控制精度高、调速范围宽、响应速度快等特点,通过简单硬件接口就能将其嵌入到的各种小功率直流电机控制产品中加以应用。     

具有柔性特性的机电伺服系统辨识

机电伺服系统中的柔性谐振特性是限制系统性能的关键要素,准确地描述柔性特性对于抑制谐振和提升伺服性能有重要意义.本文采用伪随机序列作为辨识激励,将脉冲响应相关性辨识和特征系统实现算法相结合,提出了一套集实验设计、模型计算、模型验证于一体的系统辨识方案;该辨识方案适用于机电伺服系统的辨识任务,且能够有效识别系统的柔性模态.本文以某大口径射电望远镜天线设备为应用实例,详细介绍了本文所述辨识方案的实施细节,得到了此天线伺服系统的模型.为了评价所得模型的质量,分别从频域和时域对比了本文方法、最小二乘和子空间方法所得模型与实测数据的拟合情况;结果表明,相比其他两种辨识方法,本文方法获取的模型对柔性谐振的辨识更加准确.