超磁致伸缩致动器的广义最小方差-模糊PID控制方法

为了克服超磁致伸缩致动器用于精密驱动定位时磁滞现象所带来的影响,在进行磁滞补偿的前提下,研究了自校正PID控制原理,建立了基于广义最小方差原理(GMV)及模糊(Fuzzy)规则的广义最小方差-模糊PID(GMV-Fuzzy PID)控制方法.介绍了广义最小方差原理的主要思想,并由此推导出PID参数与被控对象参数的关系.在上述关系的基础上,建立了以误差与误差变化量为输入,待定参数k为输出的模糊规则.最后,根据在线估计的被控对象参数及GMV-Fuzzy PID的输出,在线调整PID参数,实现磁滞补偿后对致动器的控制.实验结果表明:采用GMV-Fuzzy PID控制器,每次运算时间比采用Fuzzy PID控制器缩短了0.015 4 s,跟踪误差均方差相差0.036μm.该方法能有效消除被控对象由于扰动带来的影响并缩短运算时间,在一些实时性及控制精度要求较高的精密加工场合,有良好的应用价值.     

超磁致伸缩致动器的广义预测-多模PID控制方法

摘要：为了克服超磁致伸缩致动器的磁滞现象对精密驱动定位精度的影响,在进行磁滞补偿的前提下,研究自校正PID控制方法,建立基于广义预测控制与多模控制结合的广义预测-多模PID控制方法。首先,介绍了广义预测控制的主要思想,并由此推导出PID参数与被控对象待估参数的关系。接着,针对起动阶段控制效果不平稳的问题,建立了根据PID参数变化情况,在线调整控制方法,实现在磁滞补偿后对致动器的控制。实验结果表明：采用广义预测-多模PID控制器,虽然单次平均运算时间比广义最小方差-模糊 PID控制器长7ms,但跟踪误差均方差减少0.066μm。能有效消除被控对象由于扰动带来的影响,提高跟踪精度,在对实时性、控制精度要求较高的精密定位领域,有良好的应用价值。     

超磁致伸缩致动器的广义预测-多模PID控制

为了克服超磁致伸缩致动器的磁滞现象对精密驱动定位精度的影响,在进行磁滞补偿的前提下,研究了自校正PID控制方法,提出了基于广义预测控制的广义预测-多模PID控制方法。介绍了广义预测控制的主要思想,并由此导出PID参数与被控对象待估参数的关系,实现了广义预测PID控制;针对起动阶段控制效果不平稳的问题,提出了多模PID控制模式转换条件;最后,根据PID参数变化情况,建立致动器的多模PID控制方法,实现广义预测PID与常规PID的在线控制模式转换与控制。实验结果表明,采用广义预测-多模PID控制器,虽然单次平均运算时间比广义最小方差-模糊PID控制器长7ms,但跟踪误差均方差减少了0.066μm;同时改善了起动平稳性。提出的控制方法能有效消除由扰动带来的影响,提高跟踪精度,改善起动平稳性,适用于对实时性、控制精度要求较高的精密定位领域。     

超磁致伸缩致动器的小脑神经网络前馈逆补偿-模糊PID控制

针对超磁致伸缩致动器(GMA)在精密致动控制中存在的迟滞和位移非线性,提出了小脑神经网络(CMAC)前馈逆补偿结合模糊PID控制的新策略。通过小脑神经网络(CMAC)学习获得超磁致伸缩致动器动态逆模型用于对超磁致伸缩致动器迟滞非线性进行补偿;利用模糊PID控制降低小脑神经网络(CMAC)学习时的误差和抑制扰动,提高系统的跟踪控制性能,从而实现超磁致伸缩致动器的精密致动控制。仿真和实验结果表明:所采用的控制策略有效地消除了迟滞非线性的影响,系统的跟踪误差降低到了5%以下,而位移跟踪误差均方差仅为0.58。此外,这种策略的特点是学习和控制同时进行,控制系统能够适应被控对象动态特性的变化,使系统具有较强的鲁棒性,同时也能够有效地抑制外界的干扰,提升系统的自适应控制性能。     

强干扰条件下超磁致伸缩致动器的模糊滑模动态控制

针对强干扰条件下,超磁致伸缩致动器位移动态控制存在的不足,建立了强干扰下超磁致伸缩致动器动态线性化模型,设计了基于模糊切换增益调节的滑模控制器,实现了致动器的动态跟踪控制。提出的模糊滑模控制器能有效实现了致动器的动态控制,位移跟踪误差在5%以内,取得了良好的控制效果。     

基于模糊PID位置控制的气伺服系统

为了提高太阳电池移载机械手的控制精度,减少超调量,针对常规PID控制器参数整定不良,性能欠佳的问题,结合模糊控制技术,设计了一种模糊PID控制器,制定了模糊控制规则,并建立了控制规则表与隶属度函数。最后,运用Matlab进行了仿真,仿真结果表明：该模糊自整定控制器既具有控制精度高、超调量小的优点,又具有模糊控制速度快、适应性强的特点,实现了PID控制器参数的在线调整,使被控对象具有良好的动、静态特性。     

超磁致伸缩致动器建模与控制仿真

设计一种超磁致精密伸缩致动器,对其构造和工作原理进行说明,并完成静态特性试验。通过对静态特性试验结果的分析,寻找到线性度比较理想的工作区间。在此基础上分析并建立所研制致动器的数学模型。为了提高致动器的响应速度和稳态输出,设计PID控制器进行校正,并对连续型和离散型的系统模型分别进行了仿真,得出控制器的控制效果,最后给出试验结果。对仿真结果和试验结果的对比分析,表明了所建立的超磁致伸缩致动器控制模型的有效性。     

带补偿因子的双模糊控制在电液伺服阀控非对称缸系统上的应用研究

为解决电液伺服阀控非对称缸系统在进行对称运动时由于液压缸的非对称性带来的控制非对称问题,提出一种含补偿因子的双模糊控制算法。以电液伺服阀控非对称缸系统为对象,针对非对称液压缸在两个运动方向上动态特性的非对称性问题,采用含补偿因子的模糊控制器进行补偿。同时,针对负载力大范围变化的特点,采用模糊PID控制算法来适应负载的变化。模糊PID控制器及含补偿因子的模糊控制器以经过跟踪微分器处理的误差及误差的微分作为输入,模糊PID控制器输出为PID控制器各项系数,含补偿因子的模糊控制器输出为补偿因子,结合模糊PID控制器,形成有效解决非对称液压缸非对称性问题的控制方法。仿真和试验结果表明,提出的控制方法能够有效解决电液伺服阀控非对称缸系统的控制非对称性问题,并拥有良好的控制效果。     

智能轮式机器人离散模糊自适应PID控制研究

智能轮式机器人广泛应用于现代社会。智能轮式机器人运动系统的实时、有效控制是智能轮式机器人执行任务的必要保障。建立了智能轮式机器人运动系统的动力学理论模型,并推导了对应的离散式运动系统的控制模型。针对运动系统数字控制的特点,提出了一种结合模糊推理的离散模糊自适应PID控制器,基于运动系统控制输出的误差等数据,通过模糊推理在线整理PID控制器参数。以智能轮式机器人控制模型为被控对象,对于离散模糊自适应PID控制器和常规PID控制器进行了仿真实验,实验结果表明离散模糊自适应PID控制器在智能轮式机器人运动系统的控制中具有更佳的控制性能。     

基于逆的无模型迭代控制在电液伺服系统中的应用研究

提出了一种基于逆的无模型迭代控制控制器结构,不需要被控对象的数学模型,仅利用被控对象的在线和离线I/O数据设计MIIFC控制器;在频域内对算法进行了收敛性分析,给出了外界干扰值NSR对控制器的影响;与传统的PID控制器配合使用,无需对PID控制器参数进行精确调整,通过MIIFC可以对跟踪误差进行补偿;通过电液伺服系统跟踪给定正弦曲线实验,表明该MIIFC控制器可以消除跟踪误差,实现对给定轨迹的精确跟踪。     

磁流体惯性传感的磁流耦合机理及流固结构

在磁流体惯性传感结构中,磁流耦合效应对传感特性有直接影响.通过推导磁流耦合公式、分析固壁界面效应以及评价阻尼影响因素,实现了传感结构中磁流固分析.基于经典流体动力学理论,视磁流体为非极性流体,联立解算了耦合效应下磁流体力学方程.对理论方程进行分步建模,建立不同域积分变量,完成不同结构传感运动块的磁流阻力分析及数值计算.流固数值计算及实验结果表明:理论推导与实验结果相符.在磁性控制下粘度对流阻影响幅度较大,2槽和6槽结构圆柱在重力作用下自由下落时间分别为0.39 s和0.46 s,多槽结构在减少极端压差的同时能够补偿流阻损失,可以达到增阻和减少位移的效果.     

谐衍射红外双波段双焦光学系统设计

利用谐衍射透镜相关特性,结合中波红外、长波红外的特点,以及变焦系统的基本原理,成功设计了仅含有四片透镜的红外双波段双焦光学系统。设计结果表明,系统具有100%冷光栏效率,在3.7μm～4.3μm的中波红外波段,光学传递函数在18lp/mm时大于0.7;在8.7μm～11μm的长波红外波段,光学传递函数在18lp/mm时大于0.5,均接近衍射极限。     

网络化测控平台选播运行模式策略

为了提高IPv4网络化测控平台的实时性和网络负载均衡性,将新一代IPv6网络引入了测控平台。重点研究了IPv6的新运行模式（即选播模式）在测控网络中的运用策略,探索如何运用IPv6选播运行模式来提升搭建平台的网络性能。通过融合测控选播模式的数学模型并用D-S证据理论进行决策推导,将网络仿真软件0PNET与工业现场状况结合,准确地模拟了实验环境。实验结果表明：IPv6选播运行模式与原有IPv4运行模式相比,网络时延从0．512ms降低到0．295ms,极大地提升了其工作性能。     

基于体硅工艺的定位平台制作工艺分析研究

介绍了一种基于体硅工艺的大尺寸、大深宽比的纳米级定位平台的制作工艺。对定位平台的制作中的关键工艺进行的分析，总结了导致器件失效的主要原因，探讨了减少失效的方法。同时介绍了一种可行的面内侧面压阻的加工方法。通过对深度反应离子刻蚀（DRIE）工艺参数的调整成功了刻蚀出了大尺寸、大深宽比的结构释放窗口，释放了最小线宽为2.5μm，厚度为50微米的梳齿结构。研制了一种良好性能的集成位移检测的纳米级定位平台。     

微扑翼飞行器总体设计及实验

提出了适合工程实际的微扑翼飞行器的设计方法.利用几何相似原理,拟合了以翼展为基本参数的仿生公式,并确定了飞行参数、结构参数和动力参数.根据初步的仿生设计结果,进行传动结构、翅翼尾翼等总体结构设计,并按照运动学分析、气动力分析、动力学分析相结合的动态分析方法研究了扑翼样机理论上产生的升力.与风洞实验结果比较表明,平均升力误差为0.61 g,基本满足设计要求,为微扑翼飞行器的研制提供了理论和实验依据.     

基于谱间预测和码流预分配的高光谱图像压缩算法

为解决高光谱图像数据量巨大带来的传输和存储问题,提出一种波段预测去除谱间冗余和码流预分配的高光谱图像压缩算法。由于波段预测后各波段残差图像分配的码流长度关系到该波段的清晰度,同时该波段作为预测波段对后面波段的预测编码产生影响,因此必须设计一种合理的分配各波段码流长度的算法。首先用DPCM预测求出各波段的预测残差图像的标准差,然后根据标准差的大小对该波段进行SPIHT编码需要分配的码流长度预测。最后基于均方差最小的线性预测器对图像各波段进行预测,根据事先分配的码流长度对各波段预测残差图像进行SPIHT编码。该算法在波段间采用最佳线性预测,有效的去除了高光谱图像的谱间相关性。同时设计的分配码流长度的算法能够根据各波段信息量大小,以及和相邻波段的相关性来分配码流长度。实验表明,重建图像平均PSNR高出3D-SPIHT算法0.9～2.5db。因此该算法对高光谱图像有损压缩非常适用。     

基于径向基网络的光电编码器误差补偿法

将神经网络与数字信号处理技术(DSP)应用至光电轴角编码器的设计中,提出了一种新的编码器误差修正技术。建立了径向基函数网络模型,以高精度检测仪器的检测值为学习目标,以生成最小映射误差为原则调节网络权因子、径向基函数中心和宽度,使建立的网络具有良好的学习能力和泛化能力。利用DSP的在线烧写技术保存网络建模参数,运用此方法无需拆改编码器系统即可实现误差的补偿与修正,并且可根据使用需要进行程序更新.仿真和实验表明,采用此种方法可有效地提高编码器的系统精度并且很好地解决了非线性误差对系统的影响.     

基于惯性冲击原理的变摩擦式微位移机构运动特性的研究

针对目前无法使用对称的正弦波产生逆压电效应驱动微位移机构的现状,提出了利用正弦波信号驱动压电双晶片振子的技术方案,应用惯性冲击力实现机构的微小位移,建立了机构运动的数学模型。设计了斜面结构使正弦波作用产生的周期性惯性冲击力形成竖直作用于微位移驱动机构的分量,通过改变正压力调整摩擦阻力的大小,并推导了QU相似文献   

交流电机控制系统的FPGA接口设计

摘要: 本文采用FPGA进行了交流电机控制系统的硬件接口设计。在本文中设计了数字量采样电路、键盘及显示器接口电路和译码电路,由于FPGA是由硬件并行处理,不占用CPU的时间,所以采用FPGA后可以大大提高控制系统的效率和性能。采用FPGA或采用FPGA和DSP相结合的硬件控制系统可以提高系统的性能。使用硬件描述语言对FPGA进行编程可实现其所需要的功能,通过实验证明了该方法的可行性。     

驱动方式对微流体陀螺仪输出信号的影响

目的：针对微型热对流陀螺仪敏感输出信号非常微弱、不易测量的特点,本文给出了不同驱动方式下输出信号的检测及其对输出信号产生的影响。方法：首先,分析了微流体陀螺仪传感器的工作原理,接着,给出了直流电压驱动和交流电压驱动时的信号检测方案。直流电压驱动时,敏感到直流流速,经过差动电桥放大后,可得到输出电压。交流电压驱动时,可敏感到交流流速,用相干检测方法提取出有用信号,通过低通滤波器、放大器,最终得到直流电压,该电压信号正比于外界输入角速度。结果：实验数据分析可得：直流电压驱动时输出信号线性度为1.62％,零位电压不断升高,交流电压驱动时输出信号的线性度达0.113％,零位电压较稳定。结论：在零位电压稳定性、线性度两方面交流电压驱动方式性能更优。