基于干扰补偿的稳定平台控制系统设计

为克服机电伺服系统的摩擦以及其它力矩干扰问题,提出一种基于LuGre模型的摩擦前馈补偿和基于扰动观测器反馈补偿的复合控制策略。以某型号惯性稳定平台的单轴转台为例,首先对单轴转台进行建模分析,根据不变性原理,设计摩擦前馈补偿控制,再根据观测器输入和输出之间存在的数学关系,利用陀螺反馈的角速度信号,设计了基于扰动观测器的力矩补偿控制,最后在试验平台上,采用位置环为离散增量式PID算法,速度环为抗积分饱和PI算法,对提出的复合控制方法进行验证分析。稳定平台的实验结果表明所设计的惯性稳定平台控制系统能有效地抑制机电伺服系统中的摩擦及其它力矩干扰因素,一定程度上提高了惯性稳定平台的稳定性和动态跟踪性能。     

交流电机位置伺服系统的扰动补偿控制

针对交流电机伺服系统在未知负载条件下进行准确位置控制的需求,提出了一种参数化复合控制方案。该方案建立在交流电机磁场定向矢量控制构架的基础上,以转矩电流作为控制信号(电流内环的给定值),以电机转角位置信号作为可量测的系统输出量,设计了基于极点配置的状态反馈与扰动前馈补偿组成的参数化控制律,并利用一个降阶线性扩展状态观测器对电机转速(未量测)和未知负载扰动加以估计。该控制律通过TMS320F28335DSP编程,在一台永磁同步电机伺服系统上进行了实验测试,实验结果验证了伺服系统能在未知负载情况下对各目标位置进行平稳且准确地跟踪。研究结果表明,这种基于扩展状态观测器的复合控制方案可以有效地实现交流伺服系统的高性能位置调节,且对负载幅值和模型参数差异具有较好的鲁棒性。     

基于舰载光电设备参考模型扰动估计的前馈控制

在传统前馈控制的基础上引入了基于参考模型的扰动估计来改善舰载光电设备的动态性能,提高其扰动隔离能力,从而提高跟踪精度.分析了传统前馈控制二次扰动问题,结合扰动估计观测器精确估计系统扰动的优点,提出了基于参考模型扰动估计的前馈控制器.介绍了常规扰动观测器的工作原理,分析了观测器应用于舰载光电设备中存在的问题;引入参考模型,构建了参考模型扰动估计的前馈控制器,并给出了相应的结构图和传递函数,分析了它的输出特性和鲁棒性;最后,对本文设计的控制器进行了模型仿真和实验研究并与传统前馈控制方法进行了对比.实验结果表明:基于参考模型扰动估计的前馈控制方法对摩擦力矩扰动和测量误差有良好的补偿效果,固定点指向误差均方根由12.36″提高到5.919″;在靶标以10 s周期转动的动态实验中,跟踪精度均方根误差从20.615 7″提高到13.744″,隔离度提高了12 dB,动态性能显著改善.本文方法结合了前馈控制和扰动估计的优点,能更好地抑制扰动,提高系统的动态性能和跟踪精度.     

基于干扰观测和前馈补偿的电动加载复合控制

对于含有舵机位置扰动、模型参数摄动和传感器噪声等多余力的电动加载系统,仅采用传统的速度前馈补偿很难对系统多余力矩进行完全抑制。在传统速度前馈补偿的基础上针对系统扰动问题引入了扰动观测器,并利用改进的干扰观测器对高频噪声进行抑制。再通过微分负反馈阻尼补偿增强控制回路稳定性,利用重复PID控制器进行负反馈控制来改善系统的动态性能。仿真结果表明,该复合控制策略能够在很大程度上提高系统对多余力矩的抑制能力,并改善系统的加载精度。     

基于扰动观测器的直线电机速度系统预测函数控制

针对直线电机伺服系统存在非线性、不确定性和各种扰动等特性,提出了一种基于扰动观测器和预测函数控制的复合控制方法。首先建立直线电机伺服系统的数学模型;然后设计扰动观测器对参数变化和外部干扰进行补偿,将干扰估计值反馈给预测函数控制器,建立带有干扰信息的预测模型,从而优化控制方法,提高伺服系统的控制效果。仿真结果表明,采用该复合控制方法设计的扰动观测器和预测函数控制器能够有效抑制扰动,满足系统对快速性和稳态精度的要求,系统具有较强的鲁棒性和抗干扰性,能够实现伺服系统的有效控制。     

航空光电稳定平台质量不平衡力矩的前馈补偿

讨论了旋翼直升机高频振动时产生的质量不平衡力矩对航空光电稳定平台性能的影响。基于传统光电稳定平台电流反馈、速度反馈、位置反馈的三闭环控制系统提出了一种基于系统模型的质量不平衡力矩前馈补偿方法。该方法通过标定平台质量偏心,利用加速度传感器获取平台加速度信号来对平台的质量不平衡力矩进行前馈补偿,实现对平台质量不平衡力矩的抑制,提高光电稳定平台的扰动抑制能力。实验结果表明:相对于传统三闭环控制系统,引入前馈补偿后系统的扰动隔离度至少提高了6.4dB;相对于利用扰动观测器对质量不平衡力矩进行补偿的传统补偿方案,引入前馈补偿的光电稳定平台系统不仅在低频段补偿效果提升约12.9dB,而且克服了扰动观测器在高频时不能补偿质量不平衡力矩带来的影响,使平台在全频段的扰动隔离度都大幅提高,视轴能更好地稳定在惯性空间内,具有较高的实用性和使用价值。     

基于扰动观测器的内模控制在工业过程中的应用研究

介绍了一种工业生产过程中的复合控制方法.该方法结合了内模控制算法和改进的扰动观测器算法,解决了工业生产过程中因扰动导致常规PID控制效果欠佳的问题.理论分析和仿真实验表明,该方法控制效果明显优于常规PID控制,并能有效抑制各种扰动.     

垂直运动永磁同步直线电机的复合控制研究

为了改善永磁同步直线电机在数控珩磨机主轴往复运动时的伺服性能,建立了永磁同步直线电机的数学模型。通过对直线电机运动系统数学模型进行分析,得出系统参数摄动、推力波动、负载扰动等不确定因素是造成控制性能下降的主要因素。提出以典型三闭环PID控制、前馈控制和干扰观测器相结合的复合控制结构来提高系统的控制性能,并对控制器进行设计。在MATLAB中对控制系统进行建模和仿真,仿真结果表明,采用复合控制后,系统可以达到较好的抗干扰效果,基本上消除了响应滞后,能准确的跟踪输入信号。     

离散制造单元生产扰动识别模型及其自适应节能控制方法

离散制造单元的生产扰动是中断设备生产、造成能耗浪费的源头，如何在复杂动态的扰动环境下实现设备节能控制策略的自适应选择和控制参数的自适应优化从而达到最优的节能控制效果是一个亟待解决的难题，为此提出了基于生产扰动识别模型的离散制造单元自适应节能控制方法。首先，基于生产扰动的模式性和不确定性，构建了一种马尔科夫逻辑网络驱动的生产扰动识别模型，实现生产扰动的精准识别。然后，以能耗浪费期望为优化目标，生产延迟时间期望为优化约束，制定了基于时间阈值的设备节能控制策略，提出了面向生产扰动自适应的节能控制方法。最后，以某压铸单元为对象进行了案例验证，结果表明生产扰动类型会对节能控制效果造成显著影响，所提出方法在尽量保证生产的前提下通过提升节能控制的自适应能力实现了更好的节能效果。     

电动直线加载测试系统改进前馈补偿策略研究

为解决直线舵机运动扰动引起的电动直线加载测试系统(electric linear loading test system,简称ELLTS)加载精度降低的问题(多余力问题),首先,在传统扰动前馈补偿策略分析的基础上,提出了一种改进扰动前馈补偿策略,该策略不需要舵机速度反馈信号,只采用位移指令信号与力反馈信号作为补偿信号,...     

新型输电线路特征参数测试系统的研制

本文介绍了有别于传统方式输电线路特征参数测试系统的一种新型测量法，即变频法测量，将测量装置的测量信号的频率偏离工频50Hz，采用滤波技术消除带电线路对测量产生的异频干扰。文中说明了变频法测量原理、设计装置实体。实验室环境下实验状况、现场实验状况及结论。     

Mechanism analysis and suppression strategy research on permanent magnet synchronous generator wind turbine torsional vibration

Torsional vibration of flexible drive chain is a historical issue. With the maximization development and the rotating machinery high-speed operation, the drive chain systems of large-scaled units become more and more complex, which makes the torsional vibration problems becoming increasingly prominent in recent years. This article deeply analyzed the small signal stability of large-scaled WECS based on CMT, elaborated the torsional vibration mechanism and reasons for the first time and pointed out torsional vibration is caused by the disturbance wind and the DPC strategy. The disturbance wind is an external stimulus and can produce a low-frequency torsional vibration at the same frequency as wind speed. The DPC could weaken the drive chain damping. If the total damping of drive chain is negative, the unstable torsion vibration will occur. And if the drive chain is still a under-damped dynamic, the high-frequency torsional vibration at natural frequency will be generated. Therefore, large-scaled WECS must have damping control. This study found that appropriate enhancing drive chain stiffness could reduce low-frequency torsional vibration caused by wind speed. Therefore, a damping and stiffness compensation control method was proposed to suppress the torsional vibration. Compared with the conventional damping control, the new method not only can suppress the high-frequency torsional vibration but also has a good restraining effect on the low-frequency torsional vibration. Furthermore, the detailed design procedures including the calculation of injection damping and stiffness were given in this paper. Finally, the correctness and effectiveness of our analysis were further verified by the simulation experiments     

采用最优多分辨率快速S变换的电能质量分析

为兼顾电能质量信号分析的类型识别与参数估计需要,设计一种最优化多分辨率快速S变换(OMFST),用于电能质量信号识别与参数估计。首先,分析不同时-频分辨率下时间-幅值曲线与频率-幅值曲线中,扰动起、止处峭度与扰动参数估计误差间的关系;之后,根据离差最大化法,确定不同频率范围内最优窗宽调整因子,并通过3次样条插值法进行拟合,自适应调整不同扰动信号识别和参数估计所需最优窗宽;然后,针对扰动信号基频与扰动所在的中、高频频域范围进行OMFST处理;最后,从原始信号、原始信号傅里叶谱和OMFST变换结果中提取5条特征,构建基于模糊决策树的扰动分类器,识别13种电能质量信号,并估计电能质量信号参数。仿真实验和实测数据分析表明,新方法能够满足电能质量复合扰动参数估计需要,参数估计误差低于广义S变换等方法,同时保留了良好的分类能力。     

宽带振动主动控制的模糊自适应控制方法

由于广泛采用的自适应滤波－X LMS算法只限于线性问题，针对振动主动控制中存在的一些非线性问题，文中利用模糊逻辑系统能够逼近非线性系统的特性，提出一种模糊适应前馈主动控制方法，解决由于传感通道的非线性使得参考信号与外扰间呈非线性函数关系的主动控制问题。针对复合材料梁振动控制的数值仿真计算结果表明，该非线性模糊自适应控制方法的有效性。     

高精度卫星激光通信地面验证系统

为了在地面高精度评估激光通信终端对卫星平台扰动以及轨道姿态变化的适应能力,研究了卫星扰动模拟技术和卫星随动仿真模拟技术,据此提出了激光通信系统地面验证方案。首先开展了激光通信链路随动探测误差对系统随动性能影响分析、卫星扰振源特性分析及建模工作。其次,分析了卫星扰动模拟和随动模拟的关键技术及解决措施。最后,结合目前卫星激光通信及卫星平台技术水平,利用典型数据开展了扰动和随动仿真,完成了激光通信系统测试。实验结果证明:基于双反馈环路的高精度光束瞄准控制能够大幅提高卫星扰动模拟器光束瞄准的控制精度,光束控制精度优于0.1″;采用高低频联合卫星扰动模拟设计方法,实现了控制带宽优于1kHz的高精度光束控制;高精度随动系统在全卫星运行区域内对卫星光通信终端随动性能的检测精度可达0.1″。     

Present Status and Prospect of High-Frequency Electro-hydraulic Vibration Control Technology

Electro-hydraulic vibration equipment(EHVE) is widely used in vibration environment simulation tests, such as vehicles, weapons, ships, aerospace, nuclear industries and seismic waves replication, etc., due to its large output power, displacement and thrust, as well as good workload adaptation and multi-controllable parameters. Based on the domestic and overseas development of high-frequency EHVE, dividing them into servo-valve controlled vibration equipment and rotary-valve controlled vibration equipment. The research status and progress of high-frequency electro-hydraulic vibration control technology(EHVCT) are discussed, from the perspective of vibration waveform control and vibration controller. The problems of current electro-hydraulic vibration system bandwidth and waveform distortion control, stability control, offset control and complex vibration waveform generation in high-frequency vibration conditions are pointed out. Combining the existing rotary-valve controlled high-frequency electro-hydraulic vibration method, a new twin-valve independently controlled high-frequency electro-hydraulic vibration method is proposed to break through the limitations of current electro-hydraulic vibration technology in terms of system frequency bandwidth and waveform distortion. The new method can realize independent adjustment and control of vibration waveform frequency, amplitude and offset under high-frequency vibration conditions, and provide a new idea for accurate simulation of high-frequency vibration waveform.     

基于MPE-CEEMD算法的轴流压缩机旋转失速状态识别

以某型风洞压缩机出口机壳处的声压信号为研究对象,建立以多尺度排列熵均值(MMPE)为筛选CEEMD分解后的集成平均分量的体系,提出了一种MPE-CEEMD算法。将尺度[1,5]范围内声压仿真信号的多尺度排列熵的最大值作为筛选集成平均分量的阈值,剔除异常分量后对重构后的信号做傅里叶变换。若在频谱图上存在小于轴频,且随着流量的减小,而幅值增大的特征频率,那么该特征频率可以判定为旋转失速特征频率。通过分析风洞压缩机在1.3Ma,叶片角度20°,压比1.107 1工况下的数据,发现该算法可以有效的剔除声压信号中的异常成分。     

基于类神经网络的磁流变主动振动控制研究

以类神经网络为基础进行磁流变主动振动控制,针对隔振系统自然频率与负载干扰记性振动抑制进行了研究,并分别利用回馈与前馈2种控制模式进行主动控制研究,其目的是为了降低系统自然频率共振与负载干扰的振动量。通过数值模拟与试验验证证实了运用类神经网络的主动控制抑制系统自然频率振动进行研究是可行的。     

智能微波开关微波信号识别方法

智能微波开关是采用波束障碍原理,测量物位的智能传感器。为了更加可靠地检测微波信号以消除干扰,其发射和接收采用了调制和解调的方法,解调电路将检波到的微波信号解调,得到微波幅值信号、低频信号、高频信号。文中用单片机MSP430F149的模数转换模块测量微波幅值信号,用定时器的比较/捕获模块测量低频信号和高频信号。测量得到的微波幅值、低频频率、高频频率分别与标称值进行二值比较,3个比较结果表决判断微波信号的畅通/阻断,在延时窗口内为智能微波开关的输出提供依据。实验结果表明该方法能准确地识别出微波信号,系统可以安全可靠地工作。