基于二次型性能指标的PMLSM单神经元自适应PID控制

为了满足数控机床用永磁直线同步电动机(PMLSM)位置伺服和速度控制的性能要求,抑制参数摄动和负载扰动等不确定因素对伺服单元的影响,在建立PMLSM数学模型的基础上,引入二次型性能指标,设计了单神经元自适应PID速度控制器.仿真结果表明,对于永磁直线同步电动机,采用该控制器获得的跟踪精度、响应速度和自适应性等方面具有明显的改善.     

永磁同步直线电机的模糊参数自寻优控制及仿真

针对传统PID控制及模糊控制在永磁同步直线电机(PMLSM)控制上的不足,针对直线电机易受参数扰动的特点提出了基于模糊自寻优控制的算法,减少了对模型的依赖.并使用GA算法对模糊算法中的参数进行自寻优整定,使电机能够一定程度的减少自身模型变化带来的影响,提高了控制效果.最后通过Matlab仿真对PMLSM传统PID速度控制与模糊参数自寻优速度控制进行比较,结果表明模糊参数自寻优控制效果优于传统PID控制.     

永磁同步直线电机小行程高精度定位控制

为实现永磁同步直线电机在小行程应用情况下的精确定位控制,提出了一种改进的无源性控制(PBC)算法,通过选择合适的阻尼系数和鲁棒因子,在外环中设计无源控制器取代传统PID控制的位置环和速度环,使系统控制性能得到较大改善。仿真结果表明,该方法降低了稳态误差,提高了控制精度,且抗负载扰动能力强。     

基于能量函数的永磁同步电机无速度传感器H∞控制

研究了基于能量函数的永磁同步电机无速度传感器H_∞控制问题。为有效控制电机转速,首先对无扰动条件下的永磁同步电机哈密顿模型进行整形,使转速达到期望值。然后,在存在扰动的条件下,设计了一种基于哈密顿函数的H_∞控制器。最后,采用基于哈密顿函数的扩张+反馈方法设计了一种观测器,对转子角速度进行测量,实现了无速度传感器整形+H_∞控制。仿真结果表明,基于观测器的整形+H_∞控制器能实现对角速度的高精度估计,可有效克服扰动,并较好地实现了对电机转速的控制功能。     

轻载荷高精密永磁同步直线电机控制性能研究

分析了轻载荷高精密永磁同步直线电机中的电磁场分布,利用Matlab建立了永磁同步直线电机的模型,采用高能永磁体的正弦电流控制方法实现交轴电流的矢量控制并且构建了永磁同步直线电机位置控制的仿真系统,与实验结果进行了比较。     

永磁交流同步直线电机位置伺服控制系统设计

分析了永磁交流同步直线电机的数学模型和控制要求,对4种典型的位置控制器进行了比较研究,对扰动观测器的结构进行了改进和参数调整。在此基础上,提出了基于扰动观测器的加速度反馈位置伺服控制系统。理论分析和仿真实验证明,此控制系统适于永磁交流以同步直线电机的控制。     

永磁同步直线电机模糊 PID 控制及仿真

针对永磁同步直线电机用传统的P ID控制方法在变负载工况下难以达到满意效果的问题,建立永磁同步直线电机数学模型,设计模糊PID控制器来控制变负载工况下直线电机的速度;利用MATLAB对控制系统在负载变化的情况进行仿真。仿真结果表明模糊PID控制效果明显优于传统的PID控制。     

永磁同步直线电机模糊PID控制及仿真

针对永磁同步直线电机用传统的PID控制方法在变负载工况下难以达到满意效果的问题,建立永磁同步直线电机数学模型,设计模糊PID控制器来控制变负载工况下直线电机的速度;利用MATLAB对控制系统在负载变化的情况进行仿真。仿真结果表明模糊PID控制效果明显优于传统的PID控制。     

基于模型参考自适应控制的直线电机位置控制

针对直线电机的强非线性和时变特性,采用模型参考自适应控制(MRAC)方法对SISO直线电机闭环位置控制器进行了研究。利用偶极子对消建立了简化的永磁直线电机二阶数学模型,提出了基于局部参数最优化MIT(梯度)方案和全局稳定性理论的Lyapunov方案下的二阶直线电机位置模型参考自适应控制器,并对自适应控制器下的直线电机闭环系统稳定性进行了分析研究。在相同的前馈加反馈的控制器下,对这两种方案下的实验结果进行了对比分析。研究结果表明,基于Lyapunov第二方法设计的二阶控制器比MIT方法下的二阶控制器更能实现对三阶点到点轨迹输入信号的快速响应和跟踪,证实了直线电机位置自适应控制的有效性。     

基于滑模自抗扰的PMLSM电流偏差解耦控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)存在电流耦合以及在运行过程中易受参数变化的影响使系统鲁棒性降低,本文设计了一种基于滑模自抗扰的电流偏差解耦控制(SADRC-CDDC)方法.从参考电流与实际电流作差处引入两轴交叉耦合支路,建立含耦合项的电流控制方程,计算出耦合量并对系统进行补偿,设计电流偏差解耦控制器(CDDC),用...     

永磁直线伺服系统模糊PI速度控制器研究

针对永磁直线同步电机伺服系统常规PI速度调节器动态响应慢、输出超调大等问题,提出了模糊自适应PI速度控制器,对比常规PI速度控制器进行了仿真和实验。基于永磁直线同步电机矢量速度闭环控制,分析了模糊PI速度控制器和基于模糊PI控制器的伺服矢量控制系统的结构,设计了模糊PI速度控制器,在Matlab/Simulink仿真环境下,建立了基于模糊PI速度控制器的永磁直线同步电机伺服系统仿真模型,并通过实际永磁同步直线电机伺服系统实验对仿真结果进行了实验验证。研究结果表明,模糊PI速度控制器,相对于常规PI控制器,可以明显降低超调量和调节时间。将仿真结果和试验结果对比,两者基本吻合,说明模糊PI速度控制确实可以较好地改善永磁直线同步电机伺服系统的动态性能。     

Controller design for high-frequency cutting using a piezo-driven microstage

Controller design consists of a feedforward and a feedback controller to support a microstage with flexure hinge structure driven by piezoelectric ceramic actuator for high-frequency nanoscale cutting is developed in this article. The feedforward controller is designed based on a hysteresis dynamic model in order to reduce the nonlinear hysteresis effect of piezoelectric actuator. The position feedback controller is designed based upon an exponentially weighted moving average (EWMA) method embedded in an internal model control (IMC) structure constructing a run-to-run IMC (RtR-IMC) control scheme in order to deal with system bias or modeling inaccuracy. Also, disturbance due to temperature rise will influence actuator's performance, hence an additional compensator is included in the IMC structure. Surfaces dimple micro-machining utilizes piezoelectric-driven microstage for high-speed cutting is selected as an example to investigate system performance. The developed control algorithm is implemented on a DSP-based system to provide 1 kHz operating speed. In experiment, the proposed feedforward and feedback controller is verified to be able to overcome those negative factors efficiently and preserve good positioning accuracy.     

液压驱动单元位置控制系统前馈补偿控制研究

液压驱动型足式机器人在运动过程中各关节液压驱动单元（Hydraulic drive unit,HDU）多采用基于液压控制内环的外环阻抗控制方法,其中液压控制内环可分为位置闭环控制和力闭环控制。当液压控制内环采用位置闭环控制时,其位置控制性能直接决定了外环阻抗控制性能,所以,一种针对HDU的高精度的位置控制方法具有重要研究意义。针对以上研究意义,首先对HDU位置控制系统6阶数学模型进行简化,求出位置控制系统中各部分传递函数。其次,推导位置控制输入前馈补偿控制器,该控制器中含有液压系统固有非线性和负载特性。最后,在HDU性能测试试验平台上,在多种典型输入信号以及对角小跑输入信号下,对系统的位置控制性能进行试验研究并给出定量分析。试验结果表明,在不同输入信号下,加入所提出的输入前馈补偿控制器可以大幅提高系统位置控制性能,并且该控制器具有良好的多工况适应性。以上研究成果可结合相应的针对位置控制系统的抗干扰控制策略,一起为基于位置的阻抗控制液压内环控制提供控制策略重要参考和试验基础。     

基于自抗扰控制的转台伺服系统摩擦非线性补偿仿真研究

为克服非线性摩擦在转台伺服系统低速运行时对控制性能的影响,设计一种线性自抗扰控制器.该控制器采用线性扩张状态观测器及线性反馈,将摩擦作为系统总扰动进行实时估计,并加以补偿.基于Lugre摩擦模型建立转台伺服系统的数学模型,对这种线性自抗扰控制器进行仿真实验.结果表明,和传统PID控制器相比,所设计的控制器对非线性摩擦有良好的抑制作用,同时具有响应速度快、稳态误差小,抗扰能力强的特点.     

基于扩张状态观测器的快速步进/凝视成像机构控制

提出一种基于扩张状态观测器并引入加速度补偿策略的控制器设计方案,以实现快速步进/凝视成像机构对控制性能的高要求。首先,阐述了扩张状态观测器理论,对其特性进行了详细分析,并设计了以成像机构为被控对象的三阶线性扩张状态观测器。通过将观测器置于速度内环反馈通道,设计了基于扩张状态观测器的位置和速度双回路控制器。在此基础上,利用观测器输出的加速度估计值,提出加速度补偿策略,并设计了补偿环节。实验结果表明,与无加速度补偿环节相比,引入加速度补偿后,成像机构每次步进调节时间由76ms减小到33ms,凝视期间的角位置精度由约0.07°减小到0.01°以内,速度波动减小约2~3倍,成像机构的控制性能明显改善。控制器设计简单,需整定参数少,对于提高同类控制系统性能具有较高的实用价值。     

基于正切函数非线性反馈的"育鹏"轮自动舵控制算法

自动舵是重要的航海仪器, 对于船舶的安全航行有着重要作用. 为了进一步改善自动舵的性能, 本研究采用一阶闭环增益成形算法(PID)设计了具有鲁棒性的自动舵控制算法, 并用正切函数非线性反馈技术代替线性反馈以提升自动舵的节能效果. 以大连海事大学新交付使用的"育鹏"轮为例, 开展仿真研究. 结果表明模型参数改变25%控制效果良好, 说明设计的自动舵算法具有良好的鲁棒性, 与线性反馈相比, 非线性反馈能节能7.9%. 本文所提算法简单, 物理意义明显, 同时该控制算法也有助于船舶控制器设计的国产化.     

多关节机器人反馈线性化双模糊滑模控制

为了提高多关节机器人轨迹跟踪控制性能,提出了一种反馈线性化双模糊滑模控制方法。该方法在对机器人非线性动力学模型反馈线性化的基础上,设计了一种双模糊滑模控制器。通过设计一个模糊控制器,根据跟踪误差和误差变化率自适应地调整滑模面的斜率,从而加快响应速度。通过设计另一个模糊控制器,根据滑模面自适应地调整滑模控制的切换控制部分,从而减弱抖振。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性。针对空间三关节机器人进行了仿真实验,结果表明了所提方法的有效性。     

惯性稳定平台自适应前馈控制

结合反馈控制提出了一种自适应前馈控制方法来提高惯性稳定平台稳定控制的指令跟踪性能。应用子空间辨识算法,由输入输出数据辨识稳定平台动态模型的状态空间描述;采用频域回路成型方法设计反馈回路控制器,用于抑制外部扰动。应用递推最小二乘(RLS)自适应滤波器构建反馈控制回路逆模型,构造指令信号的全通特性,提高指令跟踪能力。针对不同的指令信号进行跟踪实验,验证了自适应前馈控制方法的有效性。实验结果表明:提出的自适应前馈方法对阶跃指令响应快,超调量可由反馈控制的30%降低至4.5%,对30 Hz正弦信号的响应幅值无衰减,相位滞后由反馈控制的90°降低至54°。得到的结果显著提高了系统的暂态性能,控制性能优于单独的反馈控制回路。