基于自抗扰和反馈控制的电液位置同步系统

针对液压伺服系统中的非线性和不确定特性,为了改善双电液位置伺服系统的同步性,设计了基于自抗扰和PID反馈补偿控制的电液位置系统,速度环采用自抗扰控制器,对速度系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿,实现对速度的控制。并在反馈回路中加入PID控制,提高双侧液压下系统动态同步的品质。仿真实验结果表明,这种方案能满足被控对象对高精度同步控制的要求。     

ADRC串级控制在电加热炉温度控制中的应用研究

针对工业电加热炉温度具有非线性、大惯性、时滞,并且很难建立精确数学模型的特点,将自抗扰控制技术(ADRC)应用于EFPT实验装置中,模拟工业电加热炉温控系统,提出了串级自抗扰控制策略。在其外环采用扩张状态观测器、状态误差的非线性反馈、扰动估计补偿相结合的控制方法;在内环采用比例控制,以快速消除干扰。仿真和实验结果表明,该控制方法具有超调小、调节快的优点,系统的鲁棒性和抗干扰能力优于常规串级PID控制方法。     

直线光栅伺服系统自抗扰控制仿真分析与实验研究

伺服系统在实际运行过程中,会存在包括阻力、振动、直线电机的端部效应等扰动因素,这些因素会严重影响系统的控制性能。针对主要的扰动因素设计相应的控制器来改善系统的性能是十分必要的。为直线伺服平台设计了自抗扰控制算法,通过数值仿真研究了该算法中主要参数对直线伺服平台控制性能的影响,比较了在系统中自抗扰控制算法与传统PID控制算法对阶跃响应以及常值干扰的控制效果。仿真和实验结果表明：自抗扰控制对比PID控制有对阶跃响应能平衡快速响应与无超调,对常值扰动的抑制能力明显更强等优势,证明了自抗扰控制能迅速抑制常值扰动的能力。     

多轴位置伺服相邻耦合滑模控制

针对多电机同步控制中传统环形耦合PID控制存在抗扰动性不强、扰动下同步误差较大等问题,提出了一种带前馈控制的滑模变结构多电机相邻耦合控制策略,建立了3台永磁同步电动机同步控制仿真模型,通过Lyapunov稳定性理论证明了滑模控制算法的稳定性,并进行了交变负载、突变负载实验。仿真分析和实验结果表明,该控制策略相比传统环形耦合PID控制、相邻耦合PID控制具有更高的同步精度和更好的抗扰动性能。     

基于自抗扰控制技术的舰炮随动控制系统

为了提高舰炮随动系统精度和抗干扰能力,弥补传统控制策略的不足,将自抗扰技术应用到舰炮随动系统中,设计了基于自抗扰控制技术的舰炮随动控制器。首先对某型舰炮随动系统进行分析、建立了其数学模型,并对舰炮随动系统扰动特性进行了简要分析,然后针对系统特性设计了自抗扰控制器并进行了参数整定,最好通过MATLAB/Simulink仿真平台对比分析了自抗扰控制和传统PID控制下的舰炮随动系统控制精度和系统抗干扰能力。仿真结果表明,基于自抗扰控制策略的舰炮随动系统能够有效提高跟踪精度和系统抗干扰能力。     

变转速液压动力源的负载前馈-反馈复合补偿控制

研究了前馈控制和反馈控制的原理及优缺点,提出采用负载前馈-反馈复合补偿控制策略实现液压动力源在典型工况下的恒流量控制。以变转速机电液系统实验平台为基础,建立变转速液压动力源的Simulink仿真模型,分别在简单PID反馈控制和复合补偿控制策略下进行仿真和实验,结果证明了该复合补偿控制策略在液压动力源恒流量控制中的可行性和有效性,其抗负载扰动性能明显优于简单PID反馈控制。     

基于特征模型的高速电梯抗扰动控制算法

为解决目前高速电梯运行过程中扰动率较高的问题,提出了基于特征模型的高速电梯抗扰动控制算法。通过设计电梯抗扰动控制特征模型,结合电梯运行速度参数,完成扰动负载转矩电流值控制,并对负载转矩扰动进行补偿,实现了高速电梯的抗扰动控制。经设计仿真实验,将其与传统控制算法对比,证明了该控制算法的有效性。     

电动机自抗扰控制技术研究综述

本文介绍了自抗扰控制技术在电机驱动中的应用,自抗扰控制技术解决了电机实时控制中具有不确定参数难以整定的问题,基于自抗扰控制器(ADRC)的原理,估计补偿电机控制中总的扰动项(包括内扰和外扰),提高了控制系统的鲁棒性和动态性能.     

液压机械传动装置泵-马达系统模糊自抗扰控制

针对液压机械传动装置(Hydraulic Mechanical Continuously Variable Transmission, HMCVT)在阶跃负载扰动、变速器输入转速扰动的影响下所引起的输出转速波动问题,以分矩汇速式液压机械传动装置中的泵-马达系统为研究对象,以系统稳速输出为控制目标,提出一种基于扰动补偿的模糊自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)方法。该方法采用模糊控制理论对自抗扰控制中的非线性误差反馈系数进行在线整定,利用扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)对系统总扰动进行实时观测,并通过前馈控制调节电-液比例阀阀芯位移来补偿变量泵斜盘摆角,最终实现HMCVT稳速控制。仿真结果表明,相比于传统PID控制,采用模糊自抗扰控制的液压机械传动装置在外负载和输入转速突变时,变量泵斜盘抖振幅度更小,系统稳速输出响应时间更短,抗扰动能力更强。     

灰色PID在电液伺服系统位置跟踪控制中的应用

针对周期性、多频扰动的电液阀控摆动液压缸位置伺服系统,提出以灰色系统理论与PID控制相结合的方法.构造了灰色PID控制算法,对系统不确定部分建立灰色模型,进行灰色预估补偿,实现对PID参数的最佳整合.经仿真和试验研究表明,该算法可以提高PID控制质量及其鲁棒性,并获得较好的跟踪控制效果.     

智能控制在超精密定位中的应用研究

针对超精密定位系统对定位精度的要求,研究智能PID控制技术,以提高系统的定位精度.研究对象是采用宏/微双伺服驱动系统中由压电陶瓷器件+柔性铰链构成的两维超精密定位系统.由于压电陶瓷器件+柔性铰链构成的微动系统具有迟滞、蠕变等强非线性,同时受到宏动系统高加速运行的扰动,常规PID控制难以获得良好控制效果.对此,提出神经网络自适应模糊推理PID位置控制系统,并进行了控制系统结构研究,实验结果表明:智能控制能有效改善系统的控制性能,提高了重复定位精度.     

车辆四轮转向控制平台研究

针对机-电-液复合结构的四轮转向平台具有非线性、快时变的特点，提出了模糊自适应PID控制策略。将模糊自适应补偿器与PID控制器并联，提高系统的鲁棒性和抗干扰能力。使用PID控制器稳定系统的线性标称部分，应用模糊自适应补偿器调节PID参数来补偿系统参数摄动、非线性和外界扰动对系统控制性能的影响。仿真和外加扰动实验结果验证了提出的控制策略对四轮转向平台的控制具有快速性、准确性、稳定性和鲁棒性。     

无刷直流电机的自抗扰控制

自抗扰控制（ADRO）是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上，通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制技术，性能优良。在分析永磁无刷直流电机特点及使用现状的基础上，建立了基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统。仿真结果表明，自抗扰控制器对无刷直流电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性，控制器算法简单，工程适用性较强，系统具有良好的动态响应性能。     

天然气内燃发电机组频率前馈补偿模糊PID控制

提出了天然气内燃发电机组频率采用模糊前馈补偿和模糊PID反馈协调控制的方法,并设计了控制器。模糊前馈补偿控制跟踪负荷变化并对负载扰动做出快速反应,反馈控制中大偏差采用模糊决策,小偏差采用PID控制。试验结果表明,前馈补偿模糊PID频率控制有较好的动态和静态性能,具有有效性和可行性。     

基于相邻偏差耦合的多电机模糊PID同步控制

未知负载扰动下的多电机驱动系统如何实现多个电机运动特性的同步性控制是保证该系统性能的关键之一。本文基于相邻偏差控制策略,采用模糊自适应PID补偿器,对多个直流伺服电机的同步控制技术进行研究。在建立的直流伺服电机模型基础上,以相邻两电机转速偏差及其偏差变化率作为输入,设计模糊自适应PID补偿器,对电机反馈误差进行调节补偿。对直流伺服电机在随意扰动下的仿真结果和三轴实验平台实验结果验证了所提方案的可行性。     

陀螺稳定平台扰动的自抗扰及其滤波控制

分析了影响陀螺稳定平台隔离控制精度的主要因素,包括被控系统模型中的未建模部分、状态的随机扰动以及输出信号的测量噪声等。研究了综合解决各方面影响因素的控制方案以进一步提高陀螺稳定平台隔离精度。针对上述影响因素,设计一个两步控制策略。第一步,利用自抗扰对系统中未建模部分进行观测及其前向补偿,将自抗扰控制中的反馈控制设计为PID控制,以实现抗平台扰动的调节控制;第二步,利用Kalman滤波器对系统中的状态扰动及测量噪声进行滤波消除。详细描述了提出的控制策略并对其性能进行了系统仿真实验及参数优化。结果表明,该方案在幅值为3°、频率为1/6Hz的载体扰动下能达到4.61%的隔离度,与非线性摩擦力建模辨识及其前向补偿策略控制实际陀螺稳定平台达到的隔离度的最好值9.39%相比,文中提出的控制隔离性能提高了50.9%,具有更高的实用价值。     

全向旋翼机械臂设计、建模及动态补偿PID控制

设计了一种新型全向驱动旋翼机械臂系统,研究了其建模方法并提出了基于动态补偿PID的旋翼平台全向驱动控制方法。首先设计并分析了新型全向驱动旋翼机械臂机构;然后采用Craig参数法与递归Newton-Euler方程建立系统运动学与动力学模型,得出了旋翼平台与机械臂间动力学关系;针对旋翼平台全向驱动控制问题提出了动态补偿PID控制方法,最后推导出统一的多旋翼平台驱动力/力矩与转速的耦合矩阵方程实现设计与解耦计算。仿真考虑了随机噪声与扰动、参数不确定性、功率限制等实际问题,结果显示设计的系统能完成传统旋翼机械臂理论上无法完成的全向驱动控制并具有良好的控制品质,与Backstepping方法比较得出,在具有机械臂运动的任务级控制中,动态补偿PID控制有更好的控制精度和更强的扰动抑制能力。动态补偿控制实验验证了方法的实用性与有效性。     

气动参数补偿状态观测器在无人机控制技术中的应用

四旋翼无人机在农林植保工作中，由于气候异常、天气变化等原因，经常会受到风向变化、气流扰动等诸多因素的干扰，直接影响四旋翼无人机飞行的安全性和稳定性。针对这一问题，本文研究了一种气动参数补偿状态观测器用于克服四旋翼无人机在野外农林植保工作中可能遇到的未知干扰，保证无人机飞行的可靠性和植保工作的顺利完成。仿真通过对比经典PID控制技术，比较得出本文所提出的控制技术能够有效提高无人机在野外工作环境下的准确控制，最大限度地降低户外不可控干扰对植保工作的影响。     

交流伺服系统分数阶PID改进型自抗扰控制

针对采用永磁同步电机驱动的火箭炮交流伺服系统存在摩擦、惯性力矩、变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性问题,考虑到自抗扰控制(ADRC)抗内外干扰能力强和分数阶PID控制动态性能好,设计了一种分数阶PID改进型自抗扰控制器(FOPID-IADRC)。为了取得良好的动态性能和减少参数计算量,采用分数阶PID控制器取代非线性状态误差反馈器;引入粒子群优化算法,对FOPID控制器的5个控制参数进行实时在线自整定。仿真和半实物台架实验结果表明：该控制策略能够有效抑制位置扰动,具有良好的动态性能和较强的抗干扰能力。     

结构试验闭环补偿控制技术初探

飞机结构强度试验受外界条件作用较明显,试验误差可能发生较大变化。强度试验采用的经典PID控制器,该控制器对误差控制能力有限,难以有效降低试验控制误差。为了解决这个问题,提出一种闭环补偿控制技术。在对控制参数优化技术、PID自适应技术及开环补偿控制技术研究的基础上,深入分析了外界因素对试验的影响机制,设计了一种闭环补偿控制算法,此算法可以根据试验精度的变化控制器输出信号进行实时补偿。补偿控制算法可能导致试验控制系统出现稳定性的问题,所以利用赫尔维茨稳定性判据对该方法的稳定性进行了证明。同时设计了两个结构试验工况对本方法进行物理验证。试验结果表明:本文控制方法对于改善试验控制精度是合理有效的,并在将来有更为广泛的应用价值。