阀控缸系统反步法控制及半实物仿真分析

针对高阶、非线性和时变负载干扰的阀控缸系统提出了非线性反步控制算法，利用实时Linux系统、研华控制板卡和Visual Studio code仿真软件等技术搭建的阀控缸半实物仿真系统对反步控制算法进行仿真调试。首先，通过李雅普诺夫理论对阀控缸系统反步控制算法进行状态反馈设计；其次，借助AMESim软件验证搭建的半实物仿真系统具有较高的准确性；最后，在系统受到外部负载干扰时，在该半实物仿真系统完成了反步算法和PID算法的仿真试验。半实物仿真表明，反步算法相比传统PID算法具有较高的控制精度，能有效抑制系统的负载干扰，证明反步法可以对阀控缸系统运动轨迹有效跟踪控制。     

基于轴控阀的阀控非对称缸位置控制系统研究

针对阀控非对称缸位置控制系统,通过理论公式搭建非对称液压缸的数学模型,采用前馈PID控制方法实现其位置控制并进行仿真和实验验证。利用传递函数推导出基于轴控阀的阀控非对称缸位置控制系统数学模型;根据所推导的数学模型采用前馈PID控制算法,利用AMESim搭建了非对称液压缸位置控制系统仿真模型;通过对阀控非对称液压缸位置控制系统进行实验,验证了搭建的轴控阀阀芯位置控制系统与非对称液压缸位置控制系统的正确性和有效性,实现了轴控阀阀芯精确位置控制与对外负载的控制。     

基于Diophantine方程自适应控制器在阀控非对称缸系统中的应用

基于Diophantine方程设计了模型参考自适应控制器,将其用于控制阀控非对称缸系统,解决了对称阀控制非对称液压缸系统存在的动态性能不对称、幅值衰减、相位滞后等问题.     

阀控液压缸统一流量方程的分析研究

从阀控对称液压缸、非对称液压缸的统一特性出发,对负载压力与负载流量进行了重新定义,并对工程中出现的对称阀、非对称阀控制对称缸,对称阀、非对称阀控制非对称缸的各种组合形式,推导了统一的阀控液压缸系统的流量方程,不仅兼顾了液压系统实际工作规律和阀控缸系统的统一性,而且为阀控缸系统的其它特性进一步分析提供了理论基础,并得出了一些对理论分析及工程实际有一定指导意义的结论。     

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。     

对称比例方向阀控制非对称缸在矫直机辊缝自动调节上的应用

介绍一种采用液压比例阀控制辊缝的新型管材矫直机的液压控制系统,通过PLC控制比例阀来控制液压缸位置,达到辊缝的自动调节和偏差补偿。此新型管材矫直机采用8个阀控缸系统,实现辊缝自动调节,自动化程度高,辊缝调节简便。在8个阀控缸系统中,由于对称阀控制非对称缸难度较大,只针对其中的非对称缸系统采用DSHplus软件进行了建模和仿真分析。对对称阀控制非对称缸系统特性进行进一步的探讨,与对称阀控制对称缸系统进行比较,并针对对称阀控制非对称缸系统的两种常见补偿方法进行建模仿真,分析其补偿效果。     

基于模糊PID控制的电液比例阀控缸系统泄漏补偿研究

为解决电液比例阀控缸系统存在的系统死区非线性因素、液压缸泄漏的问题，搭建了基于AMESim和Simulink联合仿真的电液比例阀控缸系统模型，对是否考虑泄漏的阀控缸系统影响其动态特性的主要因素进行联合仿真分析；针对阀控缸系统存在的问题设计了模糊PID控制器，得到液压缸活塞位移与泄漏量之间的关系以及对系统性能的影响规律，与传统PID控制器进行仿真实验对比。结果表明：模糊PID控制器在解决系统非线性影响因素、液压缸泄漏等问题中具有良好的效果，控制响应速度更理想，且系统无超调、无振荡、鲁棒性强。     

基于ESO的电液位置伺服系统自适应反步滑模控制

针对阀控电液位置伺服系统具有的不确定参数、外部干扰、系统状态不可测问题,在反步控制的基础上,同时引入滑模控制理论,提出一种带有ESO(扩展状态观测器)的自适应反步滑模控制策略。建立系统的非线性状态空间方程,基于系统模型设计出一种ESO,对速度值以及外干扰进行有效估计,同时引入自适应算法对系统不确定参数进行在线估计,设计出不确定参数的自适应律,通过Lyapunov稳定性定理证明所设计的控制器的稳定性。最后,仿真研究表明所设计的控制器能够对速度以及外干扰进行有效估计,并且具有较高品质的位置跟踪能力。     

面向电力巡检的四旋翼无人机非线性控制器设计

为了提高四旋翼无人机在电力巡检时的控制性能,提出了一种基于反步法-积分滑模的控制策略。在用四元数描述姿态运动模型的基础上,根据牛顿-欧拉法推导出四旋翼非线性动力学模型,获得了系统输入输出关系;分别设计了位置环和姿态环的非线性控制策略,其中反步法能够提高闭环系统状态量的收敛速度,积分滑模能有效抑制系统的集总干扰;同时,也在Lyapunov理论框架下证明了系统误差可以渐进收敛;最后,通过电力巡检仿真算例对本文所设计控制系统的有效性进行了验证。仿真结果表明,控制器的性能要优于反步法-动态滑模控制和反步法-终端滑模控制,能有效解决四旋翼电力巡检问题,具有一定的工程应用价值。     

基于神经网络的电液位置伺服系统自适应滑模控制

针对电液位置伺服系统(阀控对称缸)模型复杂、参数时变、摩擦影响显著等特点,提出了基于RBF神经网络和基于Lu Gre模型的自适应滑模控制算法。该算法的优点是:(1)利用RBF神经网络逼近控制电流与系统输出压力的关系,将电液位置伺服系统的数学模型简化为二阶,减少了模型参数;(2)采用Lu Gre模型能够准确地描述摩擦过程中复杂的动、静态特性,通过该模型设计摩擦补偿,提高了控制精度;(3)设计自适应滑模控制器,增强了系统的鲁棒性。利用构建的李雅普诺夫函数,证明了闭环系统的稳定性。仿真实验表明:所提算法控制精度较高、响应速度较快、鲁棒性较强。     

基于MPSO的电液举升伺服系统自适应模糊PID控制

为提高电液举升伺服系统位置控制精度,提出一种基于改进的粒子群算法(MPSO)优化的自适应模糊PID控制策略。根据流体动力学原理,建立伺服阀控非对称缸系统数学模型,分析系统动态运动特性。综合考虑多种不确定扰动影响,设计自适应模糊PID(AF-PID)控制器,并通过MPSO算法对AF-PID控制器中的量化因子和比例因子进行迭代寻优。利用MATLAB/Simulink和AMESim仿真软件,搭建系统的联合仿真模型,并对所设计控制器的控制性能进行仿真验证。结果表明:相同工况下,相较于常规PID和AF-PID控制器,MPSO-AF-PID控制器作用下系统的轨迹跟踪性能最优,能更好地满足起下管柱作业需求。     

基于反向步进的直流电机系统的鲁棒速度控制器设计

本文针对直流电机非线性系统提出了一种基于反向步进的非线性自适应速度控制策略。首先通过状态重构将直流电机系统模型转化为级联结构,其次考虑参数不确定及转矩干扰设计具有鲁棒性的自适应反向步进控制器。仿真结果表明本文提出的这种控制方法适用于参数不确定情况下的直流电机系统的速度调节且具有较好的速度跟踪性能。     

电液位置伺服系统的自适应抗饱和控制

针对电液位置伺服系统的不确定性与输入饱和问题,提出自适应抗饱和控制策略。建立阀控缸系统的数学模型;在基于反步法的设计框架下,将输入饱和导致的跟踪误差加入到李亚普诺夫函数当中,并根据该李亚普诺夫函数设计控制器。通过使李亚普诺夫函数渐近稳定,使得系统跟踪误差收敛于零。针对系统模型中的不确定参数,通过自适应算法对其进行迭代更新,以保证控制器的有效性。以跟踪误差最小为目标函数,采用粒子群搜索算法优化控制器的4个参数。结果表明：加入抗饱和时的控制信号比未考虑输入饱和时的控制信号的幅值明显减小,消除了输入饱和现象;在参数不确定和输入饱和情况下液压缸活塞的最大跟踪误差仅为5.8×10-6mm,相对无抗饱和算法时的跟踪误差有了大幅减小。     

高精度电液比例阀控缸位置伺服系统控制器的设计

设计了一种由反馈控制器和前馈控制器组成的适用于电液比例阀控缸液压位置伺服系统的控制器，前馈控制器根据动力机构的传递函数来设计，反馈控制采用了一种新型的模糊-PID控制器。试验结果显示，采用该控制器的电液比例阀控缸系统获得了较高的位移跟随精度，从而证明了本文所设计的控制器是有效的。     

阀控非对称缸系统特性分析与位置控制研究北大核心

以阀控非对称缸系统为研究对象,为得到系统的准确模型以及提高系统的位置控制精度,对系统进行辨识。针对液压缸的非线性和非对称性,提出基于位置基准和位置闭环双PID相结合的位置控制方法。建立阀控缸系统数学模型;依托力士乐液压实验平台和NI测控系统,分别从时域和频域两个角度对阀控缸系统进行辨识,得到系统准确的数学模型。基于该数学模型,分析系统特性。对所设计的阀控非对称缸位置控制策略进行实验验证。结果表明:在保证系统稳定裕量的前提下,该系统可实现较高精度的位置控制。     

模糊PI控制在光整机防皱辊控制系统中的应用

光整机的防皱辊控制系统是一个阀控非对称缸的电液伺服位置控制系统.针对其特点,设计了一种基于模糊控制与PI控制相结合的模糊PI控制器.首先,在Matlab中分别应用PI控制和模糊PI控制对系统进行了仿真,并对仿真结果进行了对比分析.最后,在实际的光整机防皱辊控制系统中进行了应用.应用结果表明,模糊PI控制器稳态精度高、动态响应快,能够满足防皱辊控制系统的工作要求.     

电液比例对称阀控非对称液压缸的模型研究

针对阀控液压缸的建模,分析现有研究成果的特点。现有建模过程中需要线性化近似,同时负载压力、负载流量的定义多样化,虽然最终可以建立统一的传递函数,但传递函数的系数不确定性因素较大,这将直接影响高精度的应用。从工程角度出发,重新定义负载压力、负载流量的概念,推导出对称阀控非对称液压缸两个方向的传递函数,并对其进行进一步的分析,为电液比例对称阀控非对称液压缸系统的高精度应用提供了参考。