基于永磁同步电机电动加载系统的研究

介绍了永磁同步电机电动加载控制系统,论述了该系统的基本组成、工作原理,详细分析了加载系统建模与建模中抑制多余力的方法.仿真结果证明了该方法的可行性、有效性,对电动加载台的设计和实现有重要意义.     

基于BP神经网络的电动伺服加载算法研究

该文从加载控制器角度出发将BP神经网络算法引入加载系统削弱多余力矩对系统的影响,提高加载精度。建立了电动伺服加载系统的数学模型,分析了多余力矩产生的原因以及基于结构不变原理存在的局限性。介绍了BP神经网络控制算法基本原理,并给出了具体控制结构及相应算法,设计了一种BP/PID复合控制器。仿真结果表明,复合控制器有效地抑制了系统的多余力矩,降低跟踪误差,改善加载系统的动态性能,提高了跟踪精度,增强了稳定性。     

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,...     

被动式电液伺服加载系统复合控制方法研究

研究了基于新型补偿结构和非线性PID控制器的被动式电液伺服加载复合控制方法.提出了将加载马达输出轴角位移作为输入信号的多余力矩前馈补偿方案,在有效抑制多余力矩的同时降低了系统阶次.研究了一种带调节因子的非线性PID控制器,克服了常规PID控制器难以解决的快速性与稳定性之间的矛盾.仿真与试验结果证明,该复合控制策略具有较高的载荷谱跟踪精度.     

反操纵大扭矩电动加载系统设计与应用

为满足新型舵机对反操纵加载性能的测试需求,设计了大扭矩反操纵电动加载控制系统。在对系统进行数学建模的基础上,从加载指标、系统稳定性等角度分析反操纵加载实现原理。针对多余力矩,根据不变性原理引入力矩前馈及舵机角度补偿,并基于力/位置混合控制模式实现对舵机高精度正反操纵大扭矩电动加载。实际应用表明,该方法能有效抑制多余力矩,满足了舵机反操纵力矩加载测试对加载精度的要求。     

提高电动伺服加载系统抗扰动能力的研究

在电动伺服加载系统中,各种形式的干扰都会影响加载性能,降低加载精度。该文建立了永磁同步加载电机数学模型,采用模糊自适应PID控制器,在线整定控制参数。引入位置扰动前馈、摩擦扰动前馈及干扰观测器,分别用以消除位置扰动、摩擦扰动以及其他无法精确建模或检测的干扰。仿真表明,系统可以有效克服位置、摩擦等干扰,具有良好的动态性能和较高的加载精度。     

直升机舵机电动加载测试系统的建模与仿真

为提高小扭矩时的加载精度并消除多余力矩,对舵机电动加载测试系统进行了建模与仿真。给出了加载系统的结构和工作原理,建立了系统数学模型,分析了系统稳定性,通过PID控制器进行偏差调节,以保证闭环控制系统的加载精度。分析了多余力矩产生的原因,并设计了前馈结构补偿环节来抑制多余力矩。在Simulink下对系统进行仿真,结果表明：所设计的电动加载测试系统加载精度高,有效地消除了多余力矩,满足舵机检测要求。     

四旋翼不确定干扰前馈补偿与反步滑模姿态控制

针对四旋翼控制中由外部不确定干扰和系统参数不确定引起的具有时变特性的不确定界干扰问题,设计一种不确定干扰前馈补偿的反步滑模姿态抗干扰控制方法。采用牛顿欧拉方法建立带不确定干扰的四旋翼6自由度动力学模型,然后采用非线性干扰观测器对姿态系统中的不确定干扰进行观测估计,进而基于不确定干扰估计量的前馈补偿设计反步滑模控制器,最后通过Lyapunov理论验证了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的控制器可以有效解决外部干扰和系统参数不确定导致的系统高阶不确定性问题,实现不确定干扰下的四旋翼鲁棒控制,同时改善传统滑模中控制输入不连续的情况。通过仿真与抗干扰飞行实验验证了所设计的控制策略在应对快时变特性干扰时具有较好的鲁棒性。     

前馈补偿复合控制在伺服系统中的应用研究

提出利用前馈-反馈控制方法进行扰动补偿，用MATLAB仿真分析说明了该方法在改善伺服系统的动态性能方面具有良好的跟踪性能。     

变速箱试验台加载工作时转矩扰动补偿研究

针对某型号变速箱在线试验台架使用过程中出现的转矩波动现象,研究了台架采用的加载方案特点及其技术要求,并通过讨论其生产时的运动规律和控制方法,对运用增加前馈控制环节的复合控制系统进行分析,以求补偿并减弱波动量.     

基于预测函数控制和扰动观测器的永磁同步电机速度控制

设计了基于预测函数控制的速度控制器,以减小永磁同步电机的转矩波动,提高电机的转速控制精度。针对因外部扰动因素引起的控制器跟踪性能下降问题,设计了基于预测函数控制和扰动观测器的双环控制器;通过扰动观测器估计系统扰动,并据此产生转矩电流补偿量对控制量进行前馈修正,从而实现扰动的抑制。实验结果显示：当电机从静止跟踪到设定600 r/min转速时,系统没有超调,稳态精度为2 r/min;当电机以600 r/min稳速运行并加入1.6 N·m的转矩扰动时,转速最大波动为5 r/min。与传统的PI控制算法相比,所设计的控制器使转速波动减小了4.2% 。仿真分析和实验数据表明：基于预测函数控制和干扰观测器的控制器能够有效地抑制扰动,提高系统转速跟踪精度。     

基于扰动力矩观测器的大口径望远镜低速控制

为了增强大口径望远镜跟踪架伺服控制系统的抗扰动性能,提高其低速跟踪精度,提出了基于扰动力矩观测器的力矩补偿方法。该方法采用改进的加减速法控制转台的加减速时间,使得望远镜转台微震;通过测量电机的速度和电流响应曲线,辨识获得望远镜转台的转动惯量。然后,设计了望远镜转台的加速度估计器,根据编码器位置反馈数据,采用双积分和PD控制的方法,估计出当前系统的加速度。最后,基于转动惯量辨识和加速度估计,设计了扰动力矩观测器,根据电机的电流和转台的加速度,计算出外部的扰动力矩,并将扰动前馈补偿到电流控制器的输入端,以修正电流输入参考值。在2m望远镜控制系统中对扰动观测器的性能进行了实验验证,结果表明,加入扰动力矩观测器补偿后,在跟踪斜率为0.36(″)/s的位置斜坡时,跟踪误差值(RMS)由0.012 7″减小到0.007 3″;相比未加入扰动力矩观测器的补偿方法,望远镜的低速跟踪抖动明显减小,提高了伺服系统的低速跟踪精度,实现了对目标的平滑、稳定跟踪。     

Composite disturbance rejection control based on generalized extended state observer

Traditional extended state observer (ESO) design method does not focus on analysis of system reconstruction strategy. The prior information of the controlled system cannot be used for ESO implementation to improve the control accuracy. In this paper, composite disturbance rejection control strategy is proposed based on generalized ESO. First, the disturbance rejection performance of traditional ESO is analyzed to show the essence of the reconstruction strategy. Then, the system is reconstructed based on the equivalent disturbance model. The generalized ESO is proposed based on the reconstructed model, while convergence of the proposed ESO is analyzed along with the outer loop feedback controller. Simulation results on a second order mechanical system show that the proposed generalized ESO can deal with the external disturbance with known model successfully. Experiment of attitude tracking task on an aircraft is also carried out to show the effectiveness of the proposed method.     

基于扩张状态观测器的PMSLM自抗扰控制

目前,在许多工业领域内,对直线交流伺服系统进给的快速性和精密性要求很高,如何准确快速地控制好直线永磁同步电动机是工作现场的重中之重.利用包含跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈(NLSEF)3部分的自抗扰技术,把直线永磁同步电动机的外扰和内扰看成是一个整体,然后对总扰动进行了动态补偿.该方法算法比较简单,跟踪速度快,辨识精度高,无超调.最后,通过Matlab仿真软件对一个特定的直线电机进行了仿真,仿真结果证明它具有强抗干扰性和强鲁棒性.     

加速度的扰动补偿在控制系统中的应用

为了提高直流力矩电机速度控制系统的伺服性能,使精密光电稳定平台具有更好的动态性能和更强的抗干扰能力,提出了一种基于加速度信号的扰动补偿控制方法。该方法建立了标称控制器,并利用加速度信号构造扰动观测器, 快速、精确地补偿外界扰动及由模型误差造成的影响,从而提高系统的响应速度及抗扰动能力。实验结果表明,该控制方法显著地改善了电机控制系统的动态性能,使电机响应迅速而且没有超调;对于阶跃型外界扰动,系统的速度仅出现了宽度仅0.1 s的脉冲型波动,且幅度比PID控制至少减小50%。此外,控制系统对于电机模型的不确定性具有鲁棒性。本文所述控制方法容易实现,适于工程应用。     

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.     

航空发动机叶片砂带抛光力的干扰观测补偿控制

为提高叶片尺寸精度及表面质量,针对气体的可压缩性、阀的死区效应、阀的流量非线性、气缸摩擦力和测量噪声等干扰因素对叶片抛光力控制精度的影响,提出了一种基于干扰观测器的反向传播神经网络比例—积分—微分控制方法.该方法通过构造干扰观测器来预测抛光力气动控制系统中的非线性干扰,并在控制中引入等效的补偿来抑制干扰,同时利用反向传播神经网络控制算法对比例—积分—微分控制参数进行在线自适应整定.仿真分析和实验结果表明,基于干扰观测器的反向传播神经网络比例—积分—微分控制器具有控制精度高、鲁棒性强、抑制干扰能力强等优点,能够提高叶片型面尺寸精度和表面一致性、降低表面粗糙度、减小残余应力并提高抛光效率.     

Sliding mode output feedback control based on tracking error observer with disturbance estimator

For a class of systems who suffers from disturbances, an original output feedback sliding mode control method is presented based on a novel tracking error observer with disturbance estimator. The mathematical models of the systems are not required to be with high accuracy, and the disturbances can be vanishing or nonvanishing, while the bounds of disturbances are unknown. By constructing a differential sliding surface and employing reaching law approach, a sliding mode controller is obtained. On the basis of an extended disturbance estimator, a creative tracking error observer is produced. By using the observation of tracking error and the estimation of disturbance, the sliding mode controller is implementable. It is proved that the disturbance estimation error and tracking observation error are bounded, the sliding surface is reachable and the closed-loop system is robustly stable. The simulations on a servomotor positioning system and a five-degree-of-freedom active magnetic bearings system verify the effect of the proposed method.