一种用于喷浆机械手的电液伺服系统的设计（英文）

设计了一种用于喷浆机械手的电液伺服系统,在系统满足静态性能的同时进行动态性能的分析,计算出系统的数学模型。利用MATLAB软件及其工具箱sisotool对控制模型进行仿真分析与PID校正,实现了喷浆机械手与受喷面之间的最佳位置控制。结果表明:校正后的电液伺服系统有更好的快速性和稳定性,更能满足喷浆机械手的性能要求。     

一种用于喷浆机械手的电液伺服系统的设计

设计了一种用于喷浆机械手的电液伺服系统,在系统满足静态性能的同时进行动态性能的分析,计算出系统的数学模型.利用MATLAB软件及其工具箱sisotool对控制模型进行仿真分析与PID校正,实现了喷浆机械手与受喷面之间的最佳位置控制.结果表明:校正后的电液伺服系统有更好的快速性和稳定性,更能满足喷浆机械手的性能要求.     

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。     

基于AMESim-MATLAB的滑模模糊阻抗力位切换控制

为提高电液伺服系统在不同工况下位置跟踪和力跟踪性能,并减小力位切换时的力位跟踪误差,提出一种基于滑模模糊阻抗的力位切换控制策略。在自由空间中采用滑模控制提高系统位置跟踪性能,在接触空间采用基于位置的模糊阻抗控制提高液压缸从自由空间到接触空间的接触力稳定性。在建立AMESim模型基础上,与MATLAB/Simulink建立联合仿真,结果表明：该控制算法对电液伺服系统有良好的力位跟踪能力,有效减小了力位切换过程中力位跟踪误差。     

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。     

电液位置伺服系统鲁棒反馈线性化控制

针对电液位置伺服系统存在强非线性和外界干扰不确定性的问题,提出将反馈线性化与滑模控制相结合的鲁棒反馈线性化控制策略。建立了电液位置伺服系统非线性模型,利用反馈线性化技术将其精确线性化,利用滑模控制来补偿其外界干扰不确定性,同时采用最优控制理论设计了切换函数,并引入模糊控制设计了自适应指数趋近律。以时变负载力扰动为例对系统性能进行了研究,仿真结果表明:该方法有效提高系统鲁棒性、加快响应速度和削弱了抖振。     

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。     

60MN水压机电液伺服系统自抗扰控制研究

介绍了60 MN水压机电液伺服系统的组成及工作原理,针对电液位置伺服系统负载变化的复杂性,在分析了负载特性的基础上,提出了自抗扰的控制策略以提高电液伺服系统的可控性和鲁棒性,并对自抗扰控制器进行了结构分析与设计。最后采用MATLAB/Simulink建立了水压机电液伺服控制系统整体仿真模型,对不同负载变化频率下的自抗扰控制效果进行了仿真研究,结果表明:与PID控制器相比,自抗扰控制不仅提高了电液位置伺服系统的响应速度,有效地降低了系统的超调量,而且增强了控制系统的鲁棒性。     

基于智能切换控制策略的电液位置伺服系统高精度控制研究

为得到较好的电液位置伺服系统的位置控制精度,设计一种采用智能切换控制策略的电液位置伺服系统控制方法。分析电液位置伺服系统的结构,并对其进行数学建模。基于液压缸压力作用,得到液压位置伺服系统的运动方程。在粒子群算法的基础上,借助细菌觅食算法的全局特性,对粒子群算法进行改进,以克服粒子群算法易陷入局部最优的弊端,进而形成智能控制器。以智能控制器为基础,建立智能切换控制策略,以对系统进行实时、准确的控制。实验结果表明:与滑模控制策略相比,在跟踪正弦及不规则目标位置时,所提方法的控制精度分别提高了28.44%和28.66%,验证了所提方法可得到较好的位置控制精度,能为生产效率的提升提供保障。     

高响应两自由度电液位置伺服系统研究

高响应两自由度电液位置伺服系统是两级电流主动隔振系统的基础。本文建立了两级电流主动隔振系统的两自由度电液位置伺服系统数学模型。利用传递函数模型和键图模型进行仿真研究,分析了两自由度电液位置伺服系统的频域特性和时域特性,证明了研制高响应两自由度电液位置伺服系统的可行性。通过实验研究,验证了仿真模型的正确性。     

振动基柔顺驱动打磨机器人的力/位混合控制研究

针对柔顺打磨机器人在移动作业过程中,在基础振动、柔性振动与环境接触力耦合作用下非线性控制问题,提出一种新型鲁棒轨迹跟踪力/位混合控制策略。使用第二类拉格朗日法建立柔顺机械臂的动力学方程,通过奇异摄动法将上述系统分为快、慢2个时间尺度的子系统。慢变子系统对系统刚性部分采用力/位混合控制方法,其中力控制采用PID控制,位置控制采用基于神经网络的鲁棒控制。快变子系统对系统柔性部分采用速度差反馈法进行控制。结果表明：利用所提出的控制策略,机械臂末端的轨迹跟踪效果较好且打磨力保持稳定,对非线性振动有较好的抑制效果。     

基于改进模糊自适应的机械手阻抗控制研究

为解决因机械手非线性不确定系统、负载变化及力传感器测量不准确等引起的轨迹位置和接触力的控制问题,研究了一种反演自适应模糊控制方法。在目标阻抗控制模型上引入改进的力补偿以及自适应控制律,并采用Lyapunov函数证明了控制系统的稳定性,同时利用模糊理论设计了模糊控制系统完成目标阻抗参数的自整定,实现了无需依赖信息模型的力/位控制。以简化的二自由度机械手模型完成仿真实验。结果表明:该控制方法具有较好的力/位控制性能,系统鲁棒性较好。     

遥操作机器人力反馈双向伺服控制策略研究

针对并行机构的力反馈双向液压伺服控制中所存在的反馈力冲击大及位置跟随差的问题,提出一种以主、从手之间的力信号作为从动端控制信号,位置信号形成主手控制量的新型力觉反馈控制算法。应用阀控液压缸和力传感器构成液压力伺服控制器,构建力反馈双向伺服控制试验系统。在空载、抓轮胎和抓石块3种负载情况下,分别进行了力、位置跟随性能实验。实验结果表明:该力反馈控制方法既能保证从手对主手的位置跟随精度,又能使主手准确连续地跟随从手受力情况,明显改善了主-从控制系统的操纵性能,操作者能够获得真实的力觉临场感,提高了力反馈透明性。     

机器人与环境碰撞接触控制研究

为实现机器人末端与环境间碰撞接触的稳定控制,设计了一种基于系统能量快速衰减的机器人力/速度控制方法.设计的控制方法在未接触状态下实现机器人速度控制,在碰撞接触状态下,控制根据接触力误差和机器人末端速度调节系统的力误差反馈控制系数,实现系统能量快速衰减;同时,采用模糊控制方法对力误差反馈控制系数近一步微调,以增强碰撞接触过程的稳定性.实验表明设计的控制方法较常规PID控制方法能明显提高机器人与环境碰撞接触过程的稳定性.     

500kN液压拉力试验机液压系统的改造

本文所叙述的500kN液压拉力试验机是应用于电力系统的输变电建设中，是一个典型的机液一体化设备，它包含了拉伸机构、液压系统、拉力传感器及计算机控制系统。针对拉力试验机的特殊工况要求，及原设备存在的缺点和不足，重点对其液压系统进行了更新和改造，同时对软件的控制算法作了相应的修改。改造后的拉力试验机具有操作方便、安全可靠的优点。     

电动振动台输出力跟随控制的仿真和实验研究

为实现电动振动台振动输出力的高精度跟随控制,对交流伺服电机驱动的振动台输出力跟随控制策略进行研究。采用基于输出力、位移和速度的三参量控制器作为控制算法,在Matlab/Simulink平台上运用实数编码遗传算法对三参量前馈控制器参数优化整定,并进行正弦输出力跟随控制仿真;构建以TwinCAT实时控制软件为基础的振动输出力跟随控制实验系统,对四组振动输出力信号进行跟随实验研究。实验结果证明了电动振动测试装置和振动输出力跟随控制策略的有效性和正确性。     

机器人曲面抛光末端VCM力迭代学习控制研究

针对曲面元件机器人抛光过程中的柔顺控制和响应速度问题，研究一套机器人抛光柔顺控制系统。采用切片算法完成抛光轨迹规划以控制机器人顺应曲面元件表面低频段轮廓与曲率变化，设计一种力控末端执行器达到主动力输出和高速响应要求，提出基于迭代学习控制的电流迭代优化控制策略使执行器中音圈电机输出力以高精度跟随目标力，减小元件表面中高频段波纹度与表面粗糙度。搭建以机器人、力控执行器、六维力传感器、运动控制卡为核心部件的实验平台。仿真与实验结果证明所设计柔顺控制系统力控性能良好，力平均响应时间为55.4 ms,力跟踪误差小于3 N,能够满足曲面元件抛光加工需求。     

阀控非对称缸被动加载系统中多余力的抑制

从系统的力传递函数出发,分析了阀控非对称缸被动加载系统中多余力的存在对系统加载性能的影响,此多余力经结构不变性原理补偿后在低频段可以很好地被消除,但由于在高频段滞后现象加重,多余力对加载系统的影响仍然存在。针对这一问题提出了采用最优二次型抑制多余力的控制方法,将系统的力传递函数经最优二次型控制理论优化设计并仿真后发现,在结构不变性原理的基础上采用最优二次型的控制方法可以使阀控非对称缸被动加载系统中的多余力在高频段得到较好的抑制,提高了系统的加载性能。     

直线电动力加载系统多余力抑制方法

对基于电动推缸的直线力加载系统多余力抑制方法进行研究。由于被测产品启动/停止瞬间的速度突变,力加载系统不能及时响应,造成加载系统多余力的产生,引起巨大的力超调。采用基于结构补偿和速度补偿的复合控制方法对多余力进行抑制,并设计非线性控制器。试验结果表明：尽管电动推缸存在较强的非线性因素,该方法仍能明显降低大惯量力加载系统的多余力。