液压绞车运动跟踪前馈控制方法研究

当液压绞车跟踪特定运动时,其响应速度是影响运动跟踪控制性能的重要因素。为了提高液压绞车运动跟踪精度,设计跟踪运动前馈控制器并进行跟踪运动控制试验,结果表明,液压绞车的非线性因素对跟踪运动的控制精度有重要影响。利用最小二乘辨识方法实时辨识液压绞车的系统模型参数,在系统辨识的基础上设计自适应前馈控制器。仿真结果表明,液压绞车运动跟踪自适应前馈控制可以得到较高的控制精度。     

论域自适应变化的不确定机械臂模糊补偿控制

为了提高不确定机械臂系统在扰动工况下的轨迹跟踪精度,设计了论域自适应变化的模糊补偿控制器。以二自由度机械臂为研究对象,建立了机械臂系统的动力学模型,设计了模糊补偿控制器的整体方案。提出了模糊控制参数论域随跟踪误差自适应变化的思想：当跟踪误差较小时,参数论域随之减小,有利于提高控制精度;当跟踪误差较大时,参数论域随之增大,有利于控制过程收敛;基于Lyapunov稳定性分析,给出了补偿力矩系数的自适应变化律。经仿真验证,论域自适应模糊补偿控制器对期望轨迹跟踪误差的最大值和方均根均远小于传统模糊补偿控制。仿真结果表明在扰动工况下,论域自适应模糊控制器对不确定机械臂的轨迹跟踪控制是有效的,且在控制精度和速度方面具有一定优越性。     

直线电机速度伺服系统的VisSim建模与仿真

在分析永磁同步直线电机(PMLSM)数学模型的基础上,采用速度、电流双闭环的PID控制结构建立了基于VisSim/Motion环境下PMLSM矢量控制系统的仿真模型。其中速度环采用变增益PI控制器,该控制器根据输入误差的大小,通过非线性函数在线改变比例增益和积分增益。仿真和实验结果表明,系统响应速度较快、控制精度较高、运行稳定。为实现高性能的PMLSM伺服控制系统设计和调试提供了一种新的思路。     

基于板带厚度误差PI反馈的轧机辊缝调节方法

针对轧机刚度系数未知波动影响板带厚度控制精度的问题,提出了基于板带厚度误差PI反馈的轧机辊缝调节方法。首先,建立轧机弹跳方程、液压辊缝调节动态方程,以及从辊缝设定值到板带出口厚度的动态方程;其次通过测厚仪和测压计,获取轧机出口处的板带厚度,以及轧机施加的轧制压力;然后设计基于板带厚度误差量PI反馈的辊缝大小的设定值,同时引入比例反馈增益系数与积分反馈增益系数的单参数化设计;最后将辊缝大小的设定值输入轧机液压辊缝调节系统进行辊缝调节,最终形成一套完整的轧机辊缝调节方法。该方法提高了轧制参数的预设定精度,大大减小了轧机刚度系数波动对板带厚度控制精度的影响,从而提高了板带厚度精度。     

基于自适应降阶滑模算法的受约束多机械臂力/位混合控制

针对多机械臂系统末端受环境约束而产生的力/位混合控制问题,提出一种基于自适应降阶滑模算法的受约束多机械臂力/位混合控制方法。通过运用多个坐标系建立受约束多机械臂系统动力学模型,并将位置控制、约束力控制以及内力控制引入同一控制器中。将自适应滑模算法与降阶方法相结合,对动力学模型中的未知扰动进行了补偿。基于李雅普诺夫方法,证明系统的稳定性。经仿真验证,该方法不仅提高了控制器的控制精度和系统的响应速度,同时还能保证约束力误差及内力误差均稳定在极小的范围内。     

基于PLC的水下切割装置速度控制系统研制

水下切割装置在进行切割作业时,在水面不能直接获知其运行状态。原有系统用液压马达的流量对水下切割装置的运行速度进行估计,误差较大,响应速度慢。为解决速度检测精度等问题,对原有系统进行改造,采用深水码盘实现切割速度检测,使用比例流量阀调整液压马达流量,实现转速的实时精确控制。基于可编程逻辑控制器实现了水下切割装置的速度控制。     

轮廓误差补偿方法研究

综合运用单轴误差增益补偿和交叉耦合控制技术,以PID交叉耦合控制思想为基础设计一种复合式交叉耦合控制器来直接减小轮廓误差,这种控制器在大误差状态时采用专家控制的基本思想设计5种控制原则迅速减小轮廓误差,以保证快速性;小误差状态时切换到改进型单神经元PID控制器以获得较高的控制精度.仿真结果表明新方法能够有效的提高轮廓加工精度.     

基于反馈线性化的电液伺服系统线性二次型最优控制

由于电液伺服系统的非线性,常规建模方法不能准确建模,导致控制精度与稳定性难以提高。针对电液伺服闭环控制系统建立了非线性数学模型,基于微分几何方法对模型进行反馈精确线性化建模,利用线性二次型最优控制方法计算出系统的最优控制律,利用该模型实现了某船用构件力学性能测试平台的最优控制。研究结果表明:在反馈精确线性化结合最优控制的作用下,系统的响应快速性及控制精度均优于常规PID控制算法。     

仿人智能与滑模控制相融合的液压无模型控制

针对电液伺服位置系统是一个多变量、强耦合、非线性控制系统,考虑到现有基于模型的控制方法对系统动力学模型的依赖性,以及未建模动态对系统控制性能的影响,设计了一种仿人智能控制与滑模控制相融合的液压系统无模型控制。为了提高系统的响应速度和稳态精度,将仿人智能控制的偏差与偏差变化率的乘积融入到滑模控制,设计一种全新的滑模函数,与无模型控制器结合,提出改进的无模型控制器。在相同条件下,通过无模型自适应控制、无模型自适应滑模控制与所提出的仿人智能控制与滑模控制相融合无模型控制进行仿真比较,结果表明,所设计的控制器收敛快,稳态误差小,且提高对扰动和模型变化的适应性。     

基于MATLAB的双关节机械手控制系统仿真研究

针对机械手传统控制器控制精度低的问题,设计了一种不依赖机械手精确的数学模型的变论域模糊控制器。首先,根据拉格朗日方程,建立机械手的动力学模型;其次,设计变论域自适应模糊控制器,运用layapunov函数证明控制器的稳定性;最后对传统的PID控制和变论域模糊控制对机械手的高精度轨迹跟踪控制进行MATLAB/Simulink仿真分析和对仿真结果进行比较。仿真结果证明:变论域自适应模糊控制器对机械手的轨迹跟踪控制精度比传统的PID控制的控制精度高,稳态误差小,且鲁棒性、抗干扰能力强,响应速度快,验证了变论域自适应模糊控制的有效性。     

电液伺服系统的模糊自适应复合控制研究

电液位置伺服系统的阻尼比较低,造成电液位置伺服系统响应速度慢及跟踪性能较差。为解决此问题,提出一种模糊自适应控制与速度正反馈、加速度负反馈相结合的复合控制策略。通过速度正反馈来提高系统的开环增益,加速度负反馈提高阻尼比,从而提高系统动态响应速度并减小位置误差。利用前馈控制拓宽系统频宽,进一步减小位置跟踪误差。对传统PI控制、模糊PI控制、模糊PI复合控制算法下的系统响应性能进行仿真分析,结果表明:采用所提出的复合控制策略时,系统动态响应速度比模糊PI控制提高约76.9%,比传统PI控制提高约84.2%,其位置跟踪误差几乎为0。     

基于鲁棒线性逼近的电液伺服系统精确位置控制研究

通过对非线性时不变系统进行分析,提出了一种鲁棒线性逼近的电液伺服系统精确位置控制方法。基于电液伺服控制系统的模型,得到了其非线性动力学方程。在此基础上设计了鲁棒H∞方法,并引入图解法和整体凸映射方法求解控制器的模型,用于电液伺服系统的位置控制;通过分析非线性时不变系统,找出线性化误差出现的起因;在泰勒级数展开式的基础上,对减小线性化误差的方法进行了研究;联合图解法以及整体凸映射方法,从构造多面体和构造网格的角度出发,研究线性化不确定度问题,用于减小线性化误差。实验结果表明:所提方法对位置控制的性能较好,超调量较小、调节速度较快、准确度较高。     

基于反馈型自适应鲁棒控制的伺服泵直接驱动电液系统精确运动控制研究

由于传统泵控液压系统存在位置跟踪精度低、频率响应慢的缺点,给精确运动控制造成很多困难。对此,针对伺服电机泵直接驱动电液系统模型的非线性动力学特性和参数不确定性,采用反馈型自适应鲁棒控制（ARC）,实现伺服泵直接驱动电液系统的精确运动控制。建立伺服电机泵直接驱动电液系统的动力学模型,通过非线性泵流量映射重新建立泵的动力学模型。采用反馈型ARC方法进行控制器设计,合成泵的控制输入,使气缸执行器位置跟踪一个期望的轨迹,并对系统模型的位移斜坡响应和伺服泵功率进行实验仿真。结果表明：相比于PID控制,反馈型ARC控制下的位移跟踪误差大幅度降低,伺服泵的平均功率分别降低了55%、26%、63%,峰值功率也有所降低。采用反馈型ARC控制,能够实现有效的模型补偿,使得系统运行稳定,提高系统模型的跟踪性能和鲁棒控制性能。     

基于PID模糊控制器的闭式泵控系统特性研究与分析

传统农用机械中的电控液压系统存在能耗高、电气化程度低和转向精度低等问题,故提出一种基于PID模糊控制器的闭环泵控系统,以提高电控液压系统的响应特性、控制精度和电气化程度。通过分析闭式液压泵控系统的工作原理搭建系统的数学模型,并在MATLAB软件中构建该系统的仿真模型,验证了该控制系统的动态特性。仿真结果表明:基于PID模糊控制器的闭式泵控系统具有良好的动态特性和控制精度;响应时间由原PID控制的1 s减为0.8 s,系统超调量由6.5 mm降为4.2 mm,系统稳定时间从3.8 s减为2.5 s。     

神经网络PID控制的液压驱动主动升沉补偿预测控制研究

为了提高船舶在海面上作业时补偿精度,采用BP神经网络PID控制方法,并对船舶升沉运动输出误差进行仿真。建立船舶主动升沉补偿系统简图,分析船舶升沉运动工作原理,给出液压缸驱动传递函数。引用BP神经网络算法,采用梯度下降法对BP神经网络加权值进行修正,通过学习速率来补偿控制系统输出误差,从而实现PID控制器参数在线调节。在受到不同负载影响状况下,采用MATLAB软件对船舶升沉运动补偿精度进行仿真,并且与PID控制补偿精度进行对比。结果表明:采用PID控制器,船舶升沉运动输出误差较大,控制系统反应速度较慢;而采用BP神经网络PID控制器,船舶升沉运动输出误差较小,控制系统反应速度较快,同时,随着负载质量的增加,输出误差就会增大。采用BP神经网络PID控制系统,响应速度快,补偿精度高,提高了船舶在海面上作业定位精度。     

基于改进PSO算法的EHA叉车举升系统仿真分析

为改善EHA叉车举升系统的动态特性,建立系统的电机和液压部分数学模型.针对传统PID控制系统参数调整困难、超调量大、响应速度慢等问题,将改进PSO优化算法与PID控制器相结合,提出一种PSO-PID控制器.通过MAT-LAB/Simulink搭建整个系统的仿真模型,对比分析采用传统PID控制与PSO-PID控制的系统的...     

基于升沉补偿平台多缸同步的控制策略研究

为保证升沉补偿平台的上平台在6个液压缸运动过程中始终处于相对平稳状态,提出一种将广义预测控制与相邻交叉耦合控制相结合的控制策略,实现对平台6个液压缸的位置同步控制。采用广义预测控制作为每个液压伺服通道的位置控制器,加入相邻交叉耦合同步控制方式,使每个液压伺服通道的液压缸考虑与其相邻两通道液压缸之间的同步误差,获得新的控制量,对6个液压缸进行同步控制;利用MATLAB进行仿真。结果表明：系统响应速度快,具有较好的位置控制和同步控制性能;将基于广义预测控制的相邻交叉耦合同步控制方法应用于升沉补偿平台,简化了控制器结构,协调6个液压伺服通道,在一定程度上减小了负载扰动对平台稳定性的影响。     

基于AMESim的压缩式垃圾车同步控制系统仿真研究

针对多功能压缩式垃圾车采用现有液压系统工作时,两侧举升缸运动不同步问题,提出一种同步控制系统,即在其液压控制系统中加入普通调速阀和电液比例调速阀,以实现主、从同步控制;通过PID模块控制电液比例调速阀的流量,从而降低主动油缸与从动油缸运动的位移偏差,以实现两者高精度同步运动。利用AMESim 16软件对控制方案进行仿真验证,结果表明：所提系统响应速度更快、同步精度更高、运行稳定性更高。     

基于回流能量调节的液压执行机构运动位移控制仿真研究

为提高液压执行机构控制系统响应速度,从而降低执行机构运动位移输出误差,采用超螺旋滑模控制器,并进行仿真验证。建立回流能量调节的液压执行机构简图,定义差动阀液压流量数学模型,推导出液压执行机构动力学方程式。针对传统滑模控制器进行改进,提出超螺旋滑模控制器。给出液压执行机构超螺旋滑模控制的流程,并分析控制系统的稳定性。为进一步验证超螺旋滑模控制器输出精度,采用MATLAB软件对液压执行机构运动位移进行仿真,并且与传统滑模控制器进行对比。结果表明：采用传统滑模控制器,在空载状态下,液压执行机构运动位移与期望值偏差较小,但是在负载状态下,其偏差较大;采用超螺旋滑模控制器,在空载或者负载状态下,液压执行机构运动位移与期望值偏差都较小,执行机构反应速度较快。采用超螺旋滑模控制器,可以有效降低液压执行机构滑模控制器的抖动幅度,提高运动精度。     

阀控非对称缸系统的反馈线性化滑模控制

针对阀控非对称缸组成的位置伺服系统鲁棒性差的问题,提出了一种结合反馈线性化理论和滑模变结构理论的控制算法。建立阀控非对称缸的非线性模型,运用反馈线性化理论对该模型进行局部线性化,针对线性化后的模型设计滑模控制器,最后通过线性逆变换得到原非线性系统的控制算法。为了验证算法的有效性进行了仿真分析,仿真结果表明:该控制算法有效地减小了位置跟踪误差,提高了系统的鲁棒性,改善了位置跟踪的品质。