磁轴承变饱和柔性变结构控制

采用磁轴承取代传统机械轴承,可消除飞轮储能装置机械摩擦,提高转子临界转速.针对磁轴承控制系统响应快、运行稳定的要求,设计了一种变饱和柔性变结构控制器.根据磁轴承的基本结构与悬浮力模型,建立了系统的状态方程;通过有限元仿真,分析了磁轴承耦合性,确定了系统基本控制方案;将柔性变结构和变饱和项结合,当系统存在较大偏差时只通过线性控制器调节,在中等偏差时通过线性控制器和变饱和状态控制器一起调节,在小偏差时由线性控制器和变饱和状态控制器转变的线性控制器一起调节.仿真与实验结果表明,变饱和柔性变结构控制满足实时控制的要求,磁轴承控制系统具有较快的响应速度和较高的运行稳定性.     

磁悬浮轴承的模糊PID控制

针对磁悬浮轴承控制系统多变量强耦合、不易建立精确数学模型的特点,应用模糊PID控制技术。实现对5自由度磁悬浮轴承的数字控制。该控制方法简单实用,不仅可以简化磁悬浮轴承控制系统的设计,同时还能够提高系统的控制精度。为了进一步提高控制系统的快速性,采用DSP芯片TMS320VC33作为控制核心。试验结果表明,系统的控制效果良好,有一定的实用价值。     

磁记录浮动块动态参数仿真

建立了考虑浮动系统动态特性综合分析的近似模型;在磁记录浮动块动态性能方面,给出了浮动系统动力参数(刚度、阻尼、固有频率)及其变化特性的仿真测试方法与结果。     

侧向推搡下的四足机器人复合抗扰控制策略

针对四足机器人侧向推搡下的平衡恢复问题,提出了一种复合抗扰反应式鲁棒控制策略.该策略由摆动相的自适应侧摆规划策略和支撑相的关节抗扰控制构成.摆动相自适应侧摆规划策略通过四足机器人足端落地点的力平衡条件进行主动式步态规划以保证机器人在侧向推搡下的姿态稳定,并基于关节输出力矩给出了侧摆的启动条件.支撑相关节抗扰控制通过带扰动项的四足机器人完整动力学模型设计了基于干扰观测器的鲁棒滑模控制器,实现对侧向推搡扰动的补偿.最后,通过Matlab与ADAMS联合仿真验证了提出的控制策略的有效性.     

Active Disturbance Rejection Control of a Magnetic Suspension System

This paper proposes a novel output feedback control scheme for robust stabilization and tracking tasks in a magnetic suspension system. Active disturbance rejection control, differential flatness and on‐line asymptotic disturbance estimation are properly used for the proposed control synthesis. The controlled system is subjected to a wide spectrum of unknown significant matched and unmatched disturbances due to external forces and voltages, parametric uncertainties, control and state‐dependent perturbations and possibly input unmodeled dynamics. The effectiveness and robustness of the proposed active disturbance control scheme is verified by computer simulations for the robust tracking of a rest‐to‐rest reference position trajectory specified to firstly stabilize the suspended mass at a desired vertical position and next transfer it to another equilibrium position for both continuous and switched control voltage signals.     

DSP在磁悬浮轴承数字控制系统中的应用

介绍了磁悬浮轴承的组成及其工作原理。分析了磁悬浮轴承的控制精度和可控转速两个重要性能指标与A／D转换器、传感器、功率放大器及控制算法之间的相互关系。以TMS320F240为核心设计了电磁轴承控制系统。实验结果表明，基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统具有稳定性好、响应快及低噪声等优点。     

自校正PID调节器在单自由度磁浮轴承中的应用

本文应用自校正PID控制算法实现对单自由度磁浮轴承的控制。采用参数递推最小二乘估计算法,克服参数变化对控制系统的影响,实现了磁浮转子的稳定悬浮,并与常规的PID控制进行了比较。     

Dynamic Output Integral Sliding-Mode Control With Disturbance Attenuation

This technical note proposes a dynamic output feedback sliding-mode control algorithm for linear MIMO systems with mismatched norm-bounded uncertainties along with disturbances and matched nonlinear perturbations. A control law is first designed to ensure that the system behavior can satisfy the reaching and sliding condition. A scheme designed to combine the output-dependent integral sliding surface with a full-order compensator is then proposed. Through utilizing $H _{infty} $ control analytical technique, once the system is in the sliding mode, the proposed algorithm can guarantee robust stabilization and sustain the nature of performing disturbance attenuation when the solutions to two algebraic Riccati inequalities can be found. Finally, the feasibility of our proposed algorithm is illustrated using a numerical example.      

基于自抗扰算法的“动中通”系统控制策略

动中通”(SOTM)伺服控制系统通常采用三闭环PID控制策略进行控制器的设计;然而,由于系统扰动和系统时变性参数的存在,传统PID算法难以保证“动中通”系统稳定、可靠地工作;针对传统控制策略的弊端,建立了“动中通”系统数学模型,并提出了一种基于自抗扰(ADRC)算法的双闭环控制策略;仿真实验表明,基于ADRC的双闭环控制策略不仅具有更快的响应速度和更高的控制精度,还有更强的鲁棒性,能有效地弱化系统扰动的影响,满足“动中通”系统的功能需求。     

平面精密磁悬浮轴承的悬浮位置控制

介绍了一种新型平面磁悬浮轴承.该轴承采用3套悬浮线圈实现悬浮,3套推力线圈实现水平驱动.针对其悬浮部分具有参数摄动、多变量、非线性、强耦合的特点,提出一种改进的自抗扰控制器,以克服常规自抗扰控制器非线性误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性,并提高了控制品质.仿真对比分析和实验结果表明,应用改进的自抗扰控制器后,平面磁轴承悬浮控制系统具有较好的动、静态特性和鲁棒性.     

高动态离心机系统的自抗扰控制设计

针对传统PID在控制高速精密离心机系统时难以满足其高动态过程的要求,对系统目标过渡过程进行安排并设计了自抗扰控制器.所提出的自抗扰控制器包括3个部分:跟踪微分器、扩张状态观测器和误差反馈控制器.由于离心机在启动和制动阶段,系统状态会经历一个快速变化的过程,所以在离心机系统动态变化阶段采用跟踪微分器对目标函数进行过渡过程安排,防止系统出现过大超调;并且设计了扩张状态观测器对系统未知干扰进行估计和补偿;补偿后采用误差反馈控制器实现离心机系统高动态过程的跟踪控制.最后通过对自抗扰控制进行参数整定,使得系统满足所提出的各项性能指标要求.仿真结果验证了相比于传统PID控制,所提出的自抗扰控制器在超调量,调节时间以及稳态控制精度等性能指标上具有优越性.