电液位置伺服系统低阶自抗扰控制研究

电液位置伺服系统是一种时变非线性、外部扰动未知且数学模型复杂的高阶系统,对其采用的高阶自抗扰控制方法,需要整定参数较多,模型结构复杂,在实际工程应用中难以实现。针对这个问题,对电液位置伺服系统的一阶和二阶自抗扰控制(ADRC)性能进行研究,实现电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制。基于Simulink建立的电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制系统,给定阶跃和正弦信号指令,并对系统施加一个负载扰动力,分析系统的响应速度、准确性和抗干扰能力。结果表明,一阶和二阶自抗扰控制都可以使电液位置伺服系统达到稳定状态,且二阶非线性自抗扰控制系统响应速度更快,控制精度高,鲁棒性更强。     

基于自抗扰的电液位置同步控制系统

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,设计了基于自抗扰控制器的速度环电液位置系统,对速度系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿,同时引入两侧速度偏差补偿信号,实现对速度和位置控制。仿真实验结果表明,此控制方案十分有效,具有较强的鲁棒性,动态过程同步误差小,能较好地满足被控对象对高精度同步控制的要求。     

基于自抗扰控制的直驱电液伺服系统仿真研究

针对直驱式电液伺服系统中存在的非线性特性和外部扰动导致系统流量供给不平衡问题,基于自抗扰控制理论,提出一种基于三阶线性自抗扰控制的液压缸位置控制方法,实现直驱式电液伺服系统电机转速与液压缸位置的闭环控制。同时针对传统系统建模不精确导致控制效果差的问题,在理论分析的基础上,结合电液伺服系统的性能和实际工况,基于AMESim建立直驱式伺服液压系统仿真模型。通过建立AMESim和Simulink的联合仿真模型,验证控制器的有效性。结果表明：该控制策略可以有效消除由于流量供给不平衡导致的液压缸在换向运动时出现位移波动,液压缸位移的平均绝对百分比误差为4.4%,较好地实现位置跟踪。在外负载扰动的情况下,系统具有较强的抗干扰能力,从而保证系统的稳定性。     

电液位置伺服系统高增益自抗扰控制

针对电液位置伺服系统采用自抗扰控制策略时,存在因系统阶数过高导致状态观测器需观测的变量多、观测信息相位滞后以及易引起系统响应滞后及超调等问题,采用高增益自抗扰控制方案。对系统模型进行降阶处理,以简化控制器结构,减少待整定参数;在传统扩张状态观测器的基础上,进一步对系统总扰动的微分信号进行观测,观测系统扰动的变化趋势,产生有效的超前补偿信号,从而提高系统控制性能及抗扰能力。最后,通过MATLAB与AMESim进行联合仿真。结果表明：该控制方案相比于传统自抗扰控制,系统超调量降低85%,响应速度提高47.7%,并有效提高了系统抗干扰能力,具有更优良的动态及稳态性能。     

电液伺服系统的预设性能自适应抗扰控制

针对电液伺服系统中的扰动抑制问题,提出一种预设性能自适应抗扰控制器。在所提出的控制架构中,针对所考虑的电液伺服系统动态模型设计一种自适应扩张状态观测器,对系统中所存在的内外集总干扰进行估计,并利用自适应的形式动态调节观测器增益。设计一种预设性能的自适应反步控制器补偿干扰,并控制系统输出误差在预期的区间内收〖JP2〗敛。在反馈控制器的设计中,利用神经网络逼近未补偿扰动及虚拟控制律的导数。利用Lyapunov理论分析系统的稳定性。通过仿真试验验证所提方法的有效性,并与传统控制方法进行比较。结果表明：所提出的控制方法具有更好的伺服和抗扰性能。     

位置伺服系统模糊自适应滑模控制研究

位置伺服系统对响应速度、定位精度、抗扰性能等要求越来越高,传统PID控制实现容易,但依赖对象数学模型、性能有限,很难满足高要求。滑模控制不依赖对象模型、适用性强,因此提出一种对指数趋近速率进行自适应调整的滑模控制方法。以位置伺服系统为对象,分别采用PID控制、滑模控制、模糊自适应滑模控制进行定位控制及抗扰动性能的仿真及试验。结果表明:模糊自适应滑模控制较PID控制在快速定位及抗扰动性能上均明显占优;相比普通滑模控制,其动态性能更好。因此对于要求响应速度快、抗扰性能强的位置控制应用场合,提出的模糊自适应滑模控制适用性更好,有一定的应用价值。     

电液位置伺服系统降阶自抗扰控制

针对传统自抗扰控制应用于电液位置伺服系统时存在观测器阶数过高,造成状态观测器观测变量多、负担重、相位滞后严重及系统响应超调大等问题,采用降阶自抗扰控制方案进行处理。将系统位置信息视为已知,以降低观测器阶数,可有效削弱观测滞后、降低系统超调、提高系统抗扰能力,同时减少了控制器待整定参数,提高系统的稳定性。采用MATLAB与AMESim进行联合仿真。结果表明：与采用传统自抗扰控制器的系统相比,采用该控制策略的系统超调量降低79.8%,调整时间缩短22.7%,改善了电液位置伺服系统的控制性能,具有更优的抗扰性能。     

60MN水压机电液伺服系统自抗扰控制研究

介绍了60 MN水压机电液伺服系统的组成及工作原理,针对电液位置伺服系统负载变化的复杂性,在分析了负载特性的基础上,提出了自抗扰的控制策略以提高电液伺服系统的可控性和鲁棒性,并对自抗扰控制器进行了结构分析与设计。最后采用MATLAB/Simulink建立了水压机电液伺服控制系统整体仿真模型,对不同负载变化频率下的自抗扰控制效果进行了仿真研究,结果表明:与PID控制器相比,自抗扰控制不仅提高了电液位置伺服系统的响应速度,有效地降低了系统的超调量,而且增强了控制系统的鲁棒性。     

改进自抗扰的PMSM双环伺服系统控制研究

永磁同步电机(PMSM)在电机参数本身变化和外部负载干扰等复杂环境下,传统控制方法无法满足伺服系统对于精度高、抗扰性强和稳定性好的要求。针对该问题,提出一种改进自抗扰(ADRC)的双环控制策略。结合PMSM控制模型和ADRC参数在PMSM中的实际物理意义,设计了改进扩张状态观测器(ESO)的二阶非线性自抗扰控制器实现对位置和速度的联合控制,简化了控制结构以提高伺服系统响应速度,设计了一阶线性自抗扰控制器实现对电流的控制,减小其对外环的影响以进一步提高伺服系统对高性能要求,给出了双环控制器一整套参数整定方法。在MATLAB/Simulink上的仿真实验结果表明,相较于标准ESO,改进ESO更加遵循实际,整个控制策略对于负载扰动和参数摄动表现出很好的抗扰性能和控制精度。研究结果表明,该控制策略能够有效满足PMSM伺服控制系统对高性能的要求。     

并联机器人电液伺服系统控制策略的研究

采用速度跟踪来控制六通道并联机器人的运行姿态,采用位置监控来保证点位精度,采用双自由度 PID 控制器,就微机控制并联机器人电液伺服系统的干扰抑制特性和抵抗参数变化的适应能力和系统的响应特性进行了仿真实验和参数优化。仿真结果表明,该系统既可满足对目标跟踪的品质要求,又可对系统的负载干扰进行有效的抑制,能够较好地满足并联机器人的控制要求。     

外骨骼关节驱动神经网络滑模力控制研究

针对外骨骼机器人液压关节驱动系统具有非线性、不确定参数等特性,导致模型建立困难以及负重时具有不确定冲击扰动的问题,基于电液伺服系统特性,建立以弹性负载为外负载的数学模型。为减小负重时冲击扰动项对力控制的影响,引入径向基（RBF）神经网络对干扰项进行补偿,设计一种基于RBF神经网络的滑模力控制策略。通过系统特性进一步验证模型可行性,并进行仿真试验对比。结果表明：与PID控制相比,所设计的控制策略响应时间更短,跟踪误差缩小70.5%;变负载工况下,所设计的控制策略具有更好的跟随能力、更强的鲁棒性能,可以满足外骨骼机器人关节驱动的力控制要求。平台试验进一步验证了仿真结果的有效性与正确性。     

交叉耦合控制的平移并联机器人位置控制研究

为了改善平移并联机器人对期望位置跟踪的准确性,提出基于交叉耦合控制的集成电液伺服驱动平移并联机器人位置控制。通过对三自由度集成电液伺服驱动平移并联机器人结构和控制方法进行分析,以机器人的末端执行器为基础,定义位置及角度坐标系,在此坐标系上计算并联机器人的逆向和正向运动学解;通过液压轴的伸长长度,求取液压轴的速度和加速度,进而得出集成电液伺服驱动器的动力学模型。以集成电液伺服驱动器的位置误差为基础,求取三自由度下集成电液伺服驱动器的同步误差,利用该同步误差,构造交叉耦合误差模型,进而求取广义误差模型,建立交叉耦合控制器,以实现对机器人的位置进行控制。实验结果显示:与粒子群方法相比,所提方法对正弦及不规则期望位置的跟踪准确度较高,跟踪准确度分别提高了40%和42.15%。可见,所提方法能够对集成电液伺服驱动的平移并联机器人进行准确的位置控制。     

一种用于喷浆机械手的电液伺服系统的设计

设计了一种用于喷浆机械手的电液伺服系统,在系统满足静态性能的同时进行动态性能的分析,计算出系统的数学模型.利用MATLAB软件及其工具箱sisotool对控制模型进行仿真分析与PID校正,实现了喷浆机械手与受喷面之间的最佳位置控制.结果表明:校正后的电液伺服系统有更好的快速性和稳定性,更能满足喷浆机械手的性能要求.     

基于升沉补偿平台多缸同步的控制策略研究

为保证升沉补偿平台的上平台在6个液压缸运动过程中始终处于相对平稳状态,提出一种将广义预测控制与相邻交叉耦合控制相结合的控制策略,实现对平台6个液压缸的位置同步控制。采用广义预测控制作为每个液压伺服通道的位置控制器,加入相邻交叉耦合同步控制方式,使每个液压伺服通道的液压缸考虑与其相邻两通道液压缸之间的同步误差,获得新的控制量,对6个液压缸进行同步控制;利用MATLAB进行仿真。结果表明：系统响应速度快,具有较好的位置控制和同步控制性能;将基于广义预测控制的相邻交叉耦合同步控制方法应用于升沉补偿平台,简化了控制器结构,协调6个液压伺服通道,在一定程度上减小了负载扰动对平台稳定性的影响。     

三自由度液压机械臂自动整平系统设计与研究

针对水下抛石基床整平需求,设计一套基于挖掘机三自由度液压机械臂的自动整平系统。对臂架机械结构进行适应性改造,通过试验计算其作业负载,结合有限元法验证改造结构的可靠性。基于D-H法和几何法搭建臂架正、逆运动学模型,将铲尖轨迹运动转换为臂架各构件的协同控制。设计基于PID控制的臂架电液比例位置控制系统,通过AMESim验证了臂架驱动控制系统方案的可行性。结合北斗定位技术,搭建臂架自动整平系统架构,提出适用于工程应用场景的定位、整平作业流程。最后,通过工程试验和应用对自动整平系统进行了验证。试验和应用结果表明：采用三自由度液压机械臂的基床整平效率更高、成本更低,整平精度也满足施工要求。     

轴对称矢量喷管液压伺服系统设计与仿真研究

针对轴对称矢量喷管的功能要求,设计一种基于模糊PID 控制的轴对称矢量喷管液压伺服系统。运用 AMESim 和 MATLAB/Simulink 对该系统进行建模与联合仿真,并与常规 PID 控制进行比较,分析系统的响应特点,验证电液伺服阀冗余备份功能和故障回中功能的可行性。仿真结果表明：所设计的轴对称矢量喷管液压伺服系统具有良好的工作性能,而加入模糊 PID 控制的系统具有更好的稳态特性、动态特性和更强的鲁棒性,同时验证了电液伺服阀冗余备份功能和故障回中功能是切实可行的。     

一种模糊自调整PID在车辆液压悬架主动控制中的应用

本文根据车辆液压主动悬架的基本结构,选用了电液伺服阀控制的液压缸作为执行条件,通过力学分析建立了两自由度的车身及架系统数学模型,并设计了一种新型的模糊自调整ＰＩＤ控制算法,对悬架系统进行控制。研究表明,与普通ＰＩＤ控制方法相比,该方案能更有效地改善车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。     

基于反步控制的非线性干扰观测器的外部不确定干扰的电液位置伺服系统

由于电液系统中存在各种非线性因素以及不确定干扰,为提高电液位置伺服系统在干扰下的控制精度,以电液振动台为控制对象,建立非线性模型,利用干扰观测器对干扰力进行观测,并通过反步控制器进行削弱和补偿,利用李雅普诺夫理论保证闭环系统的全局稳定.对设计的控制器进行仿真和实验,模拟在有外界未知干扰力下的位置控制,实现对干扰的抑制.实验表明:该控制策略能够很好的提高电液位置伺服系统的跟踪性能.