挖掘机的4自由度自适应模糊滑模控制

为实现挖掘机回转和工作装置的轨迹跟踪控制,建立挖掘机回转和工作装置的4自由度运动学和拉格朗日动力学方程.挖掘机工作装置具有明显的非线性和不确定性特征,并存在外部干扰,所以将滑模变结构理论用于其控制系统.针对滑模控制的抖振可能激活高频动态和破坏控制器部件的缺点,设计自适应模糊滑模控制器.控制规则包括3部分:等效控制、调整控制和切换控制.利用自适应模糊系统输出动态调节切换增益以逼近系统不确定性的上界,将滑模控制的切换项转化为连续的模糊输出,削弱了滑模控制的抖振现象,并且有较强的自适应跟踪能力.针对一个完整的挖掘卸料过程,将所设计的控制器用于仿真试验,给出自适应模糊滑模控制的跟踪性能及控制输入的效果.     

交流伺服系统自适应模糊滑模控制

介绍了交流伺服系统的自适应模糊滑模控制方案.通过自适应模糊控制解决了扰动补偿问题.正是因为结合了模糊控制的逼近特性和滑模控制的鲁棒性,才使得系统对外部扰动具有很好的稳定性和鲁棒性,同时消除了抖动现象.仿真实验表明这一控制方案具有很好的控制效果.     

电力机车永磁同步电机自适应模糊滑模控制

为研究牵引工况下电力机车永磁同步电机(PMSM)的转速控制精度,考虑轮轨接触不平顺及车体静载荷在轮对径向产生的未知时变负载转矩,建立了机车PMSM在d-q坐标系下的数学模型;针对该耦合非线性系统中存在的负载转矩,设计非线性转矩观测器对其实际值进行估计,对观测误差采用自适应模糊逻辑系统进行逼近;依据Lyapunov稳定性理论,构造了基于转矩观测器的自适应模糊滑模控制器。理论分析及仿真结果表明,机车PMSM闭环转速控制系统跟踪误差一致有界,转矩观测误差收敛于0。     

转台伺服系统的自适应模糊滑模逼近控制

在传统的转台伺服系统中加进了自适应模糊滑逼近模控制器。解决了传统的转台伺服控制方法易随电机参数变化而变化,抗负载扰动性能差,鲁棒性弱的缺点。自适应模糊滑模控制器作为一种非连续性控制,最大优点便是其滑动模态对加给系统的干扰具有完全的自适应性。系统再利用积分滑模面设计切换函数且将其模糊化,然后采用自适应模糊逼近方法,实现了对线性系统和非线性系统的高精度控制。仿真结果表明,自适应模糊滑模逼近控制不但具有良好的鲁棒性、较快的响应速度,而且在相似的控制效果下,可以极大的削弱滑模控制固有的抖振现象。     

弹仓的模糊自适应滑模控制

针对系统模型参数未知且负载大范围变化的链式弹仓的位置控制问题,提出了一种FASMC算法。根据模糊系统的万能逼近理论,针对弹仓系统输入设计模糊集、构造模糊系统,最后以模糊系统的输出来逼近弹仓系统的未知理想控制律。该算法不以系统模型为基础设计了理想的滑模控制律,所以具有较好的鲁棒性。在逼近过程中,为进一步的改善控制效果提高系统鲁棒性,针对模糊系统可调参数构造合适的自适应控制律,实现参数的在线自适应调整;最后引入自适应滑模切换控制律补偿模糊系统的逼近误差,保证了滑模条件。在空载、半载和满载三种情况下的仿真结果表明,提出的模糊自适应滑模控制算法不仅能够有效逼近弹仓系统模型的理想控制律且具有较好的控制精度。     

基于计算力矩法的装载机工作装置轨迹控制

为了实现装载机工作装置铲掘作业时的轨迹跟踪控制,建立装载机工作装置的运动学及动力学模型,采用计算力矩法设计装载机铲掘作业的轨迹跟踪控制器,并根据装载机工作装置在作业时的受力情况加入作业阻力补偿。在Matlab/Simulink环境下建立装载机工作装置运动学、动力学模型及具有作业阻力补偿的计算力矩法控制器模型,并将在Solidworks环境中建立的ZL50装载机三维模型导入ADAMS。经ADAMS-Matlab联合仿真的结果表明,具有作业阻力补偿的计算力矩法可以实现装载机工作装置铲掘作业时所期望轨迹的高精度的跟踪控制。     

机械伺服系统的自适应反演模糊滑模控制

针对参数不确定性机械伺服系统位置跟踪控制问题,提出了一种自适应反演模糊滑模控制策略。为了补偿参数不确定性影响,提出了基于反演法的滑模控制策略。为简化控制器设计,提出了自适应算法对不确定性进行有效估计,采用模糊逻辑,消除了切换控制项,有效地消弱了抖振现象。根据李雅普诺夫稳定性理论,获得了自适应率,保证了系统的稳定性。仿真结果表明,提出的控制策略不仅具有较高的跟踪精度,而且能有效地减小抖振。     

基于模糊滑模的机械臂鲁棒轨迹跟踪控制

针对存在外部扰动及建模误差的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于模糊滑模的鲁棒轨迹跟踪控制策略。在传统鲁棒控制器的基础上引入模糊滑模控制器取代等效控制项,解决了由初始系统误差较大引起的速度跳变、抖振等问题。其中模糊滑模控制器采用自适应模糊逻辑修正指数滑模趋近律中的常数项,可以优化滑动模态的品质,有效消除抖振。利用Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真实验结果表明,该控制算法轨迹跟踪误差小,误差收敛速度快,具有良好的实时性。     

漂浮基姿态受控空间机器人关节运动的自适应模糊滑模控制

重点研究了载体位置无控、姿态受控情况下,空间机器人姿态、关节协调运动的自适应模糊滑模控制问题。由拉格朗丑第二类方法及系统动量守恒关系,建立了漂浮基空间机器人的系统动力学方程。以此为基础,针对空间机器人所有惯性参数均未知的情况,设计了空间机器人载体姿态与机械臂各关节协调运动的自适应模糊滑模控制方案。数值仿真的结果,证实了该控制方案的有效性。     

模拟转台伺服系统的自适应模糊滑模控制研究

利用Stribeck摩擦模型,将自适应控制与模糊滑模控制相结合,提出了自适应模糊滑模控制模型,对模拟转台伺服系统进行了控制。仿真结果表明,自适应模糊滑模控制器能有效抑制摩擦力矩的影响,实现高精度的位置跟踪,鲁棒性好,值得在其他非线性系统中推广使用。     

混合输入机构的模糊自适应变结构控制

针对混合输入机构中常速电机可不可控的特点,提出了基于常速电机位置跟踪的控制策略来对伺服电机进行控制,对常速电机的速度波动进行补偿,并给出了控制框图。因为系统的精确动力学模型难以获得,故考虑系统参数的不确定、外部扰动和非线性摩擦,设计了模糊自适应滑模变结构控制器以实现混合输入机构的轨迹跟踪。应用模糊自适应推理逼近系统的不确定之和,从而得到连续的控制增益,消除了变结构控制的抖振。     

起重臂动态面自适应模糊滑模控制联合仿真研究

转载车上的起重臂俯仰机构是常见的机电液系统。为了克服转载时系统存在非线性特性和干扰等问题,提出了一种动态面自适应模糊滑模控制的方法。基于反演滑模控制设计了李亚普诺夫函数和虚拟控制量,分别引入动态面控制计算虚拟控制量的导数、自适应控制对参数进行在线估计和模糊控制对切换项进行模糊化。为了更准确地模拟转载作业过程和验证控制器的性能,提出了基于AMESim和Simulink联合仿真的方法,利用AMESim的元件库建立系统的机械-液压模型,并通过软件接口与Simulink模型相连构建联合仿真模型。经仿真验证,所设计的滑模控制器具有较高的控制精度和较强的鲁棒性,并消除了抖振。     

车辆主动悬架自适应模糊滑模控制研究

针对主动悬架系统具有的非线性和不确定性,结合滑模控制的鲁棒性和模糊控制的优势,建立自适应模糊滑模控制策略。确定滑模切换面参数,应用切换控制方法和函数逼近技术改善滑模运动的动态品质,并利用模糊语言达到控制悬架振动的效果。以车辆1/4主动悬架动力学模型为对象进行仿真,结果显示,与传统的模糊控制相比,自适应模糊滑模控制能有效地改善路面变化对悬架的影响。     

基于模糊自适应滑模方法的混联式混合动力客车模式切换协调控制

在混联式混合动力汽车纯电动至并联驱动模式切换过程中,由于发动机、电动机及离合器瞬态特性的影响,可能导致动力系统输出转矩的突变从而使车辆产生较大的纵向冲击。以混联式混合动力客车为研究对象,考虑发动机和电动机瞬态响应特性的显著不同,针对离合器在结合过程中的运行状态,以提高驾驶性能为目标设计出混合动力客车纯电动至并联驱动模式切换协调控制策略。协调控制采用模糊自适应滑模方法,其中模糊自适应系统用于估计系统参数不确定性引起的偏差以及发动机实际输出转矩与目标转矩的偏差,估计出的偏差值用于调整滑模控制器的控制量,从而提高控制系统的控制精度和鲁棒性。通过仿真及实车试验验证控制策略的有效性。结果表明,设计的控制策略在模式切换过程中满足驾驶员动力需求的前提下使动力系统输出转矩的波动范围和最大冲击度分别下降85%和78%,从而显著提高了混合动力客车的驾驶性能。     

永磁同步电机的模糊滑模控制

为了实现高性能永磁同步电动机伺服系统快速而精确的位置跟踪控制,在滑模控制策略中引入模糊控制算法,设计了基于模糊规则的滑模控制器;并通过理论分析和控制仿真,证实了模糊滑模控制很好地解决了抖振问题,对参数变化和负载扰动具有很好的鲁棒性,永磁同步电机可获得很好的位置跟踪效果。     

轮式装载机工作装置虚拟仿真研究

利用CATIA 3D建模软件,建立DL503型装载机工作装置三维模型,通过转化文件格式导入ADAMS环境中,进行工作装置连杆系统的仿真研究。确定模型关键点为参数化设计变量,以铲斗平移性为目标函数,同时建立边界约束函数和性能约束函数。进行模型的优化分析,求解出工作装置连杆机构最优设计方案,得到铲斗平动性的优化曲线,大大降低铲斗摆动角度,改善铲斗平移性指标。