电液驱动水下发射筒开关盖装置高精度跟踪控制方法

发射筒盖是潜射导弹发射装置的重要组成部分,目前主要采用调速阀进行开关盖速度控制,由于其无法保证动作精度,制约了系统的进一步发展。为提高开关盖过程的速度控制精度,以伺服阀代替调速阀进行开关盖动作控制;以开关盖装置为被控对象,设计高增益观测器观测系统状态量,抑制非线性对系统精度的影响,结合滑模控制器进行自适应控制,并将提出的控制算法分别应用于两种控制阀组。实验表明,开关盖装置结合伺服阀可实现更好的控制效果,采用高增益观测器的滑模控制速度跟踪效果较传统PID控制提升30%。     

基于干扰观测器的舰船运动模拟器非线性控制

舰船运动模拟器在使用中会受到来自被测设备的干扰力,该干扰力对模拟器的精确控制存在较大影响。针对此问题,根据系统动力学模型,提出一种自适应干扰观测器,在线观测模拟器所受干扰力,并在控制器中进行补偿。分析液压驱动的舰船运动模拟器在精确控制中的困难,使用鲁棒控制器克服参数不确定性和未建模不确定性引起的干扰。利用反步法推导出综合非线性控制器,并通过Lyapunov方法证明了该控制器是渐近稳定的。试验证明,该控制器在存在较大外干扰情况下能够平稳运行,且与普通比例积分微分(Proportional integration differential,PID)算法相比,有效地提高了系统的动态跟踪性能。     

基于干扰观测器的液压位置伺服系统级联控制

级联控制策略被应用于液压伺服系统位置控制,以提高系统输出响应性能。为了抑制液压伺服系统中各种不确定的非线性因素和外部干扰,提出了基于干扰观测器的终端滑模控制与非线性补偿相结合的级联控制策略,利用Lyapunov稳定性理论证明了位置闭环系统在有限时间内收敛。与渐近收敛控制器不同,级联控制器保证了系统状态误差和观测器估计误差在有限的时间收敛到0。利用MATLAB/Simulink对设计的控制器进行了仿真验证,结果验证了提出的控制器的理论可行性。为了模拟外界未知干扰,在液压伺服系统基础上加入阻尼可调减震器,以此开展实验研究。结果表明：提出的控制器有效抑制未知干扰影响,且提高了液压伺服系统的跟踪精度。     

基于自适应反步滑模的深潜器舱口盖开关盖过程控制

深潜器作为探测海底的重要装置,能够探索深海资源,解决我国陆地资源不足的问题.为实现对舱口盖装置的精确控制,保障深潜器内人员和设备安全,推导自适应反步滑模控制器用于舱口盖启闭过程控制.通过推导舱口盖装置的数学模型和液压模型,建立舱口盖装置启闭过程的仿真模型,并对闭环、PID控制器和自适应反步滑模控制器进行仿真验证.仿真结...     

直接驱动系统的干扰自适应滑模控制

针对直线进给驱动系统设计了一种干扰自适应离散滑模控制器(DADSC)。通过测量电机输出力和被测结构模态的主动阻尼对干扰力进行了预测,并将控制律表示成为干扰力的函数。干扰力的精确预测被用来主动补偿控制器带宽范围内机床结构模态的低频部分。与传统的级联控制器(CC)相比,所设计的DADSC算法不仅具有较大的控制带宽,较强的抗干扰性和鲁棒性,而且显著提高了直接驱动系统的动态刚度。     

基于干扰观测器的时滞非线性切换系统滑模控制方法

为实现更加精准的时滞非线性切换系统滑模控制,应用干扰观测器设计一种新的系统滑模控制方法。构建时滞非线性切换系统模型,针对系统在发生结构变化时会产生复合干扰变化的情况,设计了一种非线性切换干扰观测器,实施系统不连续干扰的估计。通过 Backstepping 方法结合干扰观测器,设计一种切换滑模控制器,依据标量非线性特性打造一个滑模面,通过滑模控制器算法使时滞非线性切换系统能够满足滑模面的实际可达性条件,完成切换滑模控制器设计,实现系统的滑模控制。对设计的滑模控制方法进行测试,实验中选择的时滞非线性切换系统为一种变后掠翼 NSV 。实验结果表明,该设计方法能够实现较为准确地切入信号跟踪,表现出了很好的切换复合干扰估计性能。     

基于扩张观测器的液压驱动单元位置抗扰控制

机器人在运动过程中, 较大的外干扰力会降低机器人关节控制器的精度, 进而影响机器人的控制性能。以足式机器人的关节驱动器--液压驱动单元为研究对象, 建立了非对称缸液压驱动单元位置控制系统的数学模型, 推导了其状态空间表达式;将系统的总扰动扩张为一个新的状态变量, 从而建立了液压驱动单元位置控制系统的扩张状态观测器, 并通过带宽确定扩张状态观测器增益参数;设计了控制系统的控制律, 并对设计的扩张状态观测器的有效性进行了实验验证。实验表明:设计的扩张状态观测器对控制系统扰动有一定的抑制作用, 增强了系统稳定性, 提高了系统受外界干扰时的控制精度。     

电液伺服液压执行机构高精度位置伺服控制研究

鉴于电液伺服阀控机构在液压控制系统的重要性,其位置伺服系统动态复杂多变,传统的PID位置伺服控制算法无法满足控制要求,该文以液压阀控缸执行机构为例,提出了一种基于鲁棒滑模控制算法,提高了传统液压缸执行机构位置精度,使得系统具有较强的抗干扰能力。首先,对液压执行机构组成结构和系统原理进行阐述;然后根据原理图建立执行机构理论数学模型,并设计了鲁棒滑模控制器(SMC);最后,搭建液压执行机构实验平台,将滑模控制算法和传统PID控制算法进行位置控制实验,对比分析两者位置伺服控制响应速度和控制精度,实验结果表明本文设计的滑模控制算法的正确性和有效性,为今后液压执行机构位置控制上提供参考。     

滑模模糊控制算法在液压机器人控制中的应用

Pb-211液压机器人腰部是一个非线性液压伺服控制系统，常规PID控制算法很难在不出现超调情况下满足控制系统快速性的要求。针对这种情况以及液压系统参数时变等特点，在常规滑模控制算法的基础上，引入模糊控制技术，采用滑模模糊控制策略进行控制器设计。仿真结果表明，滑模模糊控制算法能够在不出现超调情况下显著提高系统的响应速度，满足系统响应速度和控制精度的要求，而且对正弦干扰具有较强的鲁棒性。     

电液振动台正弦运动控制方法

为提高正弦振动模拟试验的控制精度,针对电液振动台受不确定干扰力影响的问题,以单轴电液振动台作为控制对象,使用滑模控制抑制不确定干扰力对正弦振动控制精度的影响,同时加入最小控制综合(Minimal Control Synthesis,MCS)算法补偿系统在考虑伺服阀动态后滑模控制器的不足,结合三状态控制实现加速度控制。通过MATLAB/Simulink建立控制策略仿真模型进行仿真分析。结果表明:该复合控制策略可以有效抑制干扰力影响并且提高正弦振动控制精度。     

机械臂滑模控制算法研究

针对机械臂轨迹跟踪控制中传统滑模控制需估计其建模误差及外界干扰等不确定性,当建模不确定性及外界干扰较大较复杂时,将会导致出现抖振现象。该文在以传统滑模控制为主控制器的基础上,通过对传统干扰观测器进行改进,对外界干扰进行反馈补偿,同时利用神经网络对其建模误差进行逼近。通过机械手仿真实验结果表明,所提方法能够有效抑制系统抖振现象,提高响应速度及其轨迹跟踪精度。     

加工中心龙门磁悬浮高度的滑模-H_∞控制

针对龙门数控加工中心中移动横梁的悬浮高度进行了研究。在龙门移动式数控机床中,可采用磁浮技术悬浮横梁消除摩擦提高加工精度。为保持悬浮系统的稳定性和精确性,提出了自适应积分滑模控制器并结合鲁棒H∞控制理论的控制方案。针对系统参数摄动和未建模动态设计了积分滑模变结构控制器;为降低滑模控制器抖振的发生,采用自适应控制对控制律的不确定值进行估测;考虑到刀具切削部件引起的系统质量变化以及外力干扰等对系统的影响,在控制中结合了H∞的控制理论,以增加系统的鲁棒性。仿真研究结果表明,此控制器具有很强的抑制扰动的能力和高刚度,可以实现稳定悬浮。     

采用RBF神经网络滑模控制的冗余机械臂避障研究

机械臂在有障碍物运动的环境中工作,其运动轨迹跟踪容易受到干扰,导致跟踪误差较大。对此,建立了机械臂动力学模型,推导了机械臂关节运动速度和加速度方程式,添加了机械臂运动约束关系式。引用滑模控制器,采用RBF神经网络算法对滑模控制器输出误差进行逼近,将RBF神经网络滑模控制器用于控制冗余机械臂运动轨迹,并与滑模控制器的跟踪效果进行对比分析。结果显示:在有障碍物运动的环境中,采用滑模控制器,机械臂容易受到障碍物移动的干扰,其跟踪误差较大;采用RBF神经网络滑模控制器,机械臂能够避免障碍物移动的干扰,其跟踪误差较小。采用RBF神经网络滑模控制器,不仅可以使机械臂成功躲避障碍物,而且提高控制系统的输出精度和运动的稳定性。     

基于卡尔曼滤波和滑模控制的离合器从动盘测试机电控系统研究

基于滑模控制算法和卡尔曼滤波算法设计了离合器从动盘测试机的电控系统控制器.通过机理分析和模型参数辨识建立了系统的简化数学模型,根据简化数学模型设计了采用给定补偿、力前馈和基于指数趋近律的滑模变结构控制构成的复合控制器和卡尔曼滤波数字滤波器,构成电控系统的控制器.经实验验证,与复合PID控制相比,在加栽力和工作现场干扰作用下系统具有较好的稳态精度和动态特性.     

基于矢量控制的BLDCM新型滑模控制器

针对反电动势为正弦波的直流无刷电机控制效率问题,研究了其控制方式,采用了矢量控制方法代替传统的方波控制,以提高电机运行效率,设计了一种新的指数趋近律积分型滑模控制器(sliding mode control,SMC),提高了直流无刷电机控制系统的抗干扰性及速度跟踪性。在滑模控制中引入新的趋近律可有效地抑制抖振问题,提高了滑模面的趋近速度,同时使得系统的超调得到显著的降低。采用了边界层可变的正弦饱和函数替代开关函数进一步削弱抖振,并对其进行了理论分析。最后根据所设计的控制方式通过Simulink进行了仿真验证。研究结果表明,所设计的速度控制器较传统的滑模控制器及积分型滑模控制器具有更好的抑制抖振和速度跟踪性能。     

模糊自整定PID的液压马达驱动机床主轴速度控制研究

液压马达驱动机床主轴系统具有参数时变和高度非线性,传统PID控制器控制精度不高。针对液压马达驱动机床主轴系统速度控制问题,采用模糊自整定PID控制器实现液压马达驱动机床主轴系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造了液压马达驱动机床主轴系统模型简图,建立了液压马达驱动机床主轴系统数学模型。对传统PID控制器参数,用模糊控制器进行实时整定,开发了模糊自整定PID控制器。最后,采用MATLAB对液压马达驱动机床主轴系统进行仿真。同时,与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示：采用模糊自整定PID控制器的液压马达驱动机床主轴转速超调量小,具有更快的响应时间,跟踪精度高,同时系统能耗减少20%左右;即使受到较大随机干扰,模糊自整定PID控制器也能快速消除干扰,使机床主轴转速处于受控状态。采用模糊自整定PID控制器可以有效提高液压马达驱动机床主轴系统的动态稳定性以及抗干扰能力。     

基于模型控制的液压机械臂高精度轨迹跟踪

液压机械臂具有高度非线动力学特性,末端轨迹跟踪误差大。为此,提出一种辨识动力学参数的基于模型的控制算法(Model-basedcontrol,MBC)。该控制算法由外环的液压缸位置反馈控制器、内环的力控制器以及前馈流量补偿控制器三部分输出叠加组成。力控制器充分考虑液压机械臂动力学模型,动态补偿惯性力、重力和摩擦力等干扰力对控制精度的影响;位置控制器用以消除液压执行器造成的力偏差;前馈流量补偿器根据液压执行器动力学模型计算流量补偿量,提高系统响应与精度。针对动力学模型中存在的参数不准确问题,采用了最小二乘参数辨识的方法,在激励轨迹下获取液压机械臂动力学参数精确值。试验结果表明,所提出的辨识动力学参数的MBC控制算法相比3D模型参数的MBC控制在自由空间运动位置跟踪精度提升了39.24%,相比与传统PID控制提升了93%,显著提高了轨迹跟踪精度。     

模型参考自适应滑模控制方法在前向像移补偿中的应用

为了提高航空相机的飞行分辨率,提出了一种基于模型参考自适应的滑模控制方法。用模型参考自适应算法对时变系统参数进行在线辨识,并改变滑模控制器的控制参数。采用基于衰减控制的变速趋近律作切换函数,加快系统收敛速度,减小切换过程中的抖动。实验结果表明,同PID控制方法相比较,模型参考自适应滑模控制方法将速度补偿误差降低了60%,相应地将航空相机的飞行分辨率提高了2倍。因此,基于此方法的前向像移补偿系统可提高速度跟踪精度和鲁棒性,对时变干扰力矩具有较强的抑制能力。     

模糊滑模控制在轮对试验台中的应用

针对液压伺服系统参数不确定性及外部干扰大等特点,提出一种模糊滑模变结构控制方法。以本轮对实验台液压伺服系统为例建立数学模型,使用趋近律设计方法改善系统趋近运动时的动态品质。将模糊控制理论与滑模变结构控制理论相结合,设计基于等效控制和准滑动模态的模糊滑模变结构控制器削弱系统的抖振。理论分析和仿真结果表明:与常规PID等经典控制及传统滑模变机构控制相比,模糊滑模变结构控制器跟踪精度高、响应速度快、鲁棒性强、抖振小,能够达到满意的控制效果。     

基于干扰观测器的电液伺服系统反馈线性化滑模控制

为抑制电液伺服系统中各种非线性因素及不确定干扰,提出了基于输入输出反馈线性化的滑模控制与非线性干扰观测器相结合的控制策略以提高其位置控制跟踪精度。以电液振动台为试验对象,建立其非线性控制模型,利用李雅普诺夫稳定性理论保证了位置闭环系统的全局稳定性。利用MATLAB/Simulink对设计的控制器进行了仿真验证,结果验证了提出的控制器的可行性。为了模拟实际环境下存在不确定干扰,在位置电液系统基础上增加了电液加载系统,开展了试验研究。结果表明,该控制器能有效的提高干扰下电液伺服系统的位置跟踪性能。