基于扰动观测器和卡尔曼滤波器的永磁直线同步电机扰动抑制

针对负载力扰动和速度测量噪声会影响永磁直线同步电机控制精度这一问题.提出扰动观测器与卡尔曼滤波器相结合的扰动抑制方法.扰动观测器可以实时观测负载变化,并把干扰量等效成相应的电流输入给系统,降低载扰动对系统的影响.卡尔曼滤波器可以准确估计动子的位置与速度,减小了测量噪声和离散误差的影响,从而提高系统控制精度和鲁棒性能.仿真实验结果表明,卡尔曼滤波器与扰动观测器结合可以有效抑制磁阻力和摩擦力引起的推力波动.     

基于重复控制器的双直线电动机伺服系统同步控制

在许多加工应用中,通常需在有限行程中作连续的周期运动,所以要考虑对周期性轨迹的跟踪和对周期性扰动的抑制.为此,文章针对双直线电动机的周期运动特性,在考虑跟踪性能和稳定性的基础上,采用主从控制和重复控制相结合的策略保证两电动机同步运动并且补偿了周期性误差.仿真结果表明,所提出的控制方案是十分有效的,既保证了双直线电动机的同步运动,又显著地减小了系统的跟踪误差,从而达到快速跟踪和稳定的目的.     

基于MPC和DOB的直线伺服控制系统设计

数控机床用永磁直线同步电动机(PMLSM)在高速度高精度加工时存在的系统滞后、外部扰动、系统参数变化等不确定因素严重影响伺服系统的控制性能。为解决这一问题,提出将模型预测控制器(MPC)和扰动观测器(DOB)相结合的预测鲁棒控制系统。采用MPC作为前馈控制器,通过模型预测、滚动优化和反馈校正来提高系统的跟踪性能;采用DOB对外部负载等不确定性扰动进行观测和抑制,进而提高系统的鲁棒性,达到同时提高系统跟踪性能和鲁棒性的目的。仿真实验表明:所提出的控制方法是有效可行的,明显地提高系统的控制精度。     

直线伺服6杆虚拟轴机床控制的研究

对永磁直线伺服电动机（PMLSM）驱动的6自由度虚拟轴机床提出了一种新的控制方法，该方法将杆间的耦合作用和负载扰动作为一个整体看作PMLSM动力学参数的变化，利用观测器对电机逆动力学模型进行观测，并结合由神经网络构成的IP位置控制器对加速度进行控制，从而提高了各杆的位度实现了精确的跟随控制，系统具有很强的鲁棒性。     

永磁同步直线电机伺服系统负载扰动建模与抑制

针对直线电机伺服系统没有中间传动机构,负载扰动严重影响系统伺服性能这一问题,文章在建立永磁同步直线电机伺服系统负载扰动模型的基础上,提出了一种改进型的扰动补偿器与复合控制器相结合的扰动抑制方法.该方法采用在线扰动观测与补偿器来实时估计源于摩擦力、纹波推力等扰动并进行补偿,并且通过设置电流增益来改善扰动补偿器的动态性能,减少系统响应时间.速度环采用PI与重复控制相结合的复合控制方式,实现速度的精准控制.通过仿真验证,该扰动抑制方法不仅能减小系统的响应时间,而且提高了直线电机伺服系统的控制精度和鲁棒性.     

高频响快速刀具伺服系统的免疫重复控制研究

直线电机伺服系统在高档数控加工机床快速刀具伺服应用中,要求系统对于高频响的周期性输入信号具有较好的跟踪能力,又要对于端部效应引起的周期性负载扰动具有一定的抑制能力。针于这一问题,提出了一种基于重复控制和免疫算法相结合的免疫重复控制策略,设计了重复控制器及免疫反馈控制器,对免疫重复控制与只采用重复控制的方法进行了对比分析。结果表明;所采用的控制方案可以在实现高频响的同时能够很好地抑制系统的负载扰动,对高频周期性输入信号具有较好的跟踪性能,且结构简单、计算量适度。     

活塞车直线伺服刀架系统对于幅值变化的周期性扰动抑制的研究

在中凸变椭圆活塞车削的过程中,系统的扰动抑制是一个关键问题.文章针对直线伺服刀架系统对变化负载的扰动抑制进行了分析,指出切削力的干扰是按变椭圆规律周期变化的,对重复控制器在周期参考输入信号的情况下,分别对幅值不变和幅值变化的周期性负载扰动抑制的效果进行了研究,指出重复控制器对于幅值变化的周期性扰动信号没有对于幅值不变的周期性扰动信号抑制的效果好.为解决此问题提出了一种PID反馈补偿控制策略,仿真结果表明该控制方法可以达到较好的控制效果,增加了系统的抗扰性,为提高中凸变椭圆活塞加工精度提供了一条途径.     

磁悬浮永磁直线电机伺服系统H∞鲁棒控制的研究

磁悬浮永磁直线电动机具有直接驱动与磁悬浮的特点,它能消除传动链所带来的不良影响以及动子与静止导轨之间的摩擦,提高系统的快速反应能力和精度.针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于黎卡提不等式(Riccati)方法设计进给系统的H∞鲁棒控制器.首先,采用矢量控制方法中的id=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.其次,在建立系统状态空间模型的基础上,将此系统归结为标准的H∞控制问题,通过求Riccati不等式的对称正定解,进而得到磁悬浮永磁直线电动机系统的状态反馈H∞控制器.最后,在MATLAB环境下搭建系统的仿真模型,对控制系统进行仿真研究,结果表明所设计的H∞控制器满足对不确定性扰动抑制的要求.     

数控机床直线电机进给伺服驱动的摩擦力和扰动抑制措施

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动数控机床伺服系统,提出了一种基于摩擦力和扰动补偿的零相位误差跟踪控制策略.以解决摩擦力和扰动对系统性能的影响.零相位误差跟踪控制器保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而补偿制器克服了摩擦和扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性和定位精度.仿真结果表明,该种控制方案较好地改善数控机床进给的定位精度和跟踪性能.     

基于重复控制补偿的无刷直流电机双环控制

近年来永磁无刷直流电机得到了广泛应用,但转矩脉动引起的转速波动限制了其在伺服领域的发展.由于转矩脉动是随转子角度变化的周期性函数,故设计了一种新型的基于重复控制补偿的双环控制器.运用Simulink分别对基于重复控制补偿的双环控制器和常规PI双环控制器进行仿真.结果表明,基于重复控制补偿的双环控制策略在无刷直流电机控制系统中对周期性转矩脉动具有很好的抑制性.     

重复控制在机械手位置伺服系统中的应用

就注塑机专用机械手这类重复运动的伺服系统提出了一种重复控制的方案，在普通PID控制方案的基础上增加了一个重复补偿器，使控制的精度得到了提高，实验表明这类跟踪周期信号的系统采用重复控制方法，能够提高系统的控制精度，抑制周期性扰动。     

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。     

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.     

基于插入型重复控制器的直线伺服系统设计

针对数控机床要达到高速高精度切削的要求,在实际加工中,常需在有限行程中作连续性的周期运动,这就要求对周期性轨迹具有跟踪能力和对周期性扰动具有抑制能力。直线伺服控制系统的基本要求是控制器的设计应有调节能力。分析直线电机伺服控制系统的周期运动特性,利用重复控制理论设计了一种具有实用性的插入型重复控制器,以消除周期性参考输入的稳态跟踪误差。并对直线伺服电机驱动的凸轮加工中心进行了仿真研究,结果表明:所提出的控制方案是有效的,大大提高了系统跟踪精度。     

精确定位伺服系统的近似时间最优控制

提出了一种近似时间最优控制与时间延迟观测器相结合的快速无静差定点跟踪控制器的设计。控制律以近似时间最优控制律为主体,引入对未知扰动的补偿,利用时间延迟控制技术设计一个对扰动的观测器,同时通过一个现值观测器对系统的不可量测状态进行估计。把这种控制方案用于典型的双积分伺服系统的定位控制,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真研究,结果表明所设计的控制系统可以对给定目标进行快速和准确的跟踪,且对扰动和系统参数差异具有较好的性能鲁棒性。     

直线电机伺服系统精密数字控制方法研究

直线电机是实现非圆截面类零件数控车削加工的关键,针对其跟踪目标轨迹已知和对外部干扰及模型参数摄动敏感的特点,研究了一种具有离散时域扰动观测器的数字预见控制方法。首先,通过在最优状态反馈控制的基础上增加目标预见前馈项,减小了直线电机伺服系统的位置跟踪误差;其次,将外部干扰和模型参数摄动作为等效控制输入,设计了一种离散时域扰动观测器加以抑制,增强了预见伺服系统的鲁棒性。仿真结果表明,该控制方法能够满足高速高精度条件下对非圆截面零件的车削加工要求。     

大行程直线运动平台自抗扰控制

大行程直线运动平台是复杂的非线性时变系统,系统的不确定因素较多。针对平台运动过程中受到的内扰和外扰问题,采用线性自抗扰控制进行控制。建立系统的动力学模型,分析系统非线性的原因;将系统的速度、位移作为状态变量,设计一个线性自抗扰控制器。将异于积分标准性系统的部分视为系统的总扰动,并在控制器中进行补偿。在仿真与工程实验中,分别加载S形曲线、正弦曲线运动,并进行抗扰性实验,将实验结果与PID控制算法进行比较。实验结果表明:在外部条件相同的情况下,线性自抗扰控制器不仅响应速度快、精度高,并且具有较强的鲁棒性,具备较好的工程应用前景。     

永磁直线伺服系统的l1速度控制器设计

永磁直线伺服系统具有高速、高响应和直接驱动等优点,但负载扰动及系统参数变化会降低系统的伺服性能,为了削弱上述不确定性因素的影响,采用l1控制方法设计速度控制器.基于直线电机离散模型,利用youla参数化法将l1速度控制器设计转化为匹配模型最优控制器Q的设计.从给定的控制器阶数出发,将无限维的l1问题转化为有限维的线性规划问题.仿真结果表明,该控制策略不仅具有良好的快速跟踪性能,而且对系统参数变化和外部扰动具有很强的鲁棒性.     

时变周期性参考输入的自适应重复控制系统设计

在凸轮研磨加工应用中,为符合特定加工条件,凸轮需要操作在变转速条件,这将使得输入信号变成所谓的时变周期信号,即是位置或角度的周期信号.因此,为降低时变周期信号的跟踪误差,提出了一种基于重复控制理论设计的具有线性时变特性的自适应重复控制器,使得角位移域内的时变周期信号得到衰减.采用自适应重复控制理论将定义在时域内的所有的控制信号转换成定义在角位移域内的信号,以使输入信号变成周期函数.针对直线伺服电机驱动的凸轮加工中心进行了仿真研究,结果表明所提出的控制方案是有效的,提高了系统跟踪精度,大大减小了跟踪误差.