液压位置伺服系统滑模自抗扰控制器设计

主要研究了驱动连铸结晶器的液压伺服系统的精确位置跟踪控制问题。由于液压伺服系统的某些内部参数是时变且不可测的,同时外部负载力也随时间变化使得系统动态模型不精确,从而影响了系统的控制效果。针对这一问题,提出了一种基于滑模控制的自抗干扰控制器的设计方法,利用扩张状态观测器把系统内部参数和外部负载力的不确定性观测出来,从而有效地抵消了系统的不确定性。根据工程实际中的参数进行仿真研究,其结果表明这种控制方法具有很好的全局鲁棒性,并且提高了位置跟踪的精度。     

基于自抗扰控制的永磁同步电机伺服控制系统

永磁同步电机伺服控制在工业中具有广泛的应用,而目前的控制方法存在控制精度较低、系统开销大、控制结构复杂等问题.论文基于自抗扰控制理论,设计了永磁同步电机伺服控制系统.该控制系统采用双环控制,其中位置环采用自抗扰控制,电流环采用PI控制,并采用Matlab/Simulink仿真分析了不同负载转矩及系统扰动对于控制系统的影...     

基于自抗扰算法的“动中通”系统控制策略

动中通”(SOTM)伺服控制系统通常采用三闭环PID控制策略进行控制器的设计;然而,由于系统扰动和系统时变性参数的存在,传统PID算法难以保证“动中通”系统稳定、可靠地工作;针对传统控制策略的弊端,建立了“动中通”系统数学模型,并提出了一种基于自抗扰(ADRC)算法的双闭环控制策略;仿真实验表明,基于ADRC的双闭环控制策略不仅具有更快的响应速度和更高的控制精度,还有更强的鲁棒性,能有效地弱化系统扰动的影响,满足“动中通”系统的功能需求。     

车载惯性平台随动系统的自抗扰控制

针对车载惯性随动平台的扰动特性,提出了随动伺服回路的自抗扰控制算法。该方法不需要精确的系统数学模型,具有强鲁棒性、快速性、高精度、方法简单等特点。仿真和实验结果表明,该方法调转时间短,抗干扰能力强,是一种应用在实际平台系统中的理想的控制器。     

基于观测器和前馈的液压伺服抗扰研究与仿真

在研究液压伺服控制系统中,通常要求液压伺服系统具有理想的静态、动态刚度,即保证液压伺服系统具有较高的运动精度。负载对系统的运动精度有严重的影响,由于负载在一般情况下难以直接测量,为消除干扰影响,可采用状态观测器可以实现对负载干扰进行观测,根据观测值对液压伺服系统进行前馈补偿,以达到减小负载干扰引起的运动误差。针对有观测器参与控制和无观测器参与控制的两种情况,进行了理论分析和突加载荷和突卸载荷的仿真,理论研究和仿真结果表明此方法可以很好地提高液压伺服系统抗干扰能力。     

冷带轧机液压伺服位置系统的鲁棒输出反馈控制

载力的干扰项视为未知输入, 构造未知输入观测器, 然后基于所构造的观测器设计鲁棒输出反馈控制器. 理论分析表明, 所提出的控制方法能够保证闭环系统是一致有界稳定的, 并具有鲁棒H1性能. 最后对某个650mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统进行仿真研究, 结果验证了所提出方法的有效性.     

大时滞系统的自抗扰控制

一个高阶被控对象含有几个小时常数惯性环节时,可简化成低阶时滞系统,依据这种认识,要用高阶自抗扰控制器来控制低阶大时滞对象。数值仿真结果显示了自抗扰控制器控制大时滞系统的有效性。     

自抗扰控制器在某型伺服跟踪装置中的应用

针对某型伺服跟踪装置对伺服系统跟踪精度高、跟踪速度快及稳定度高的要求以及跟踪装置伺服系统中运动控制卡和驱动器的模型难以建立等问题,本文给出了无模型控制方法-自抗扰控制器在某型伺服跟踪装置伺服控制系统中的设计方法,实现了对伺服控制系统的自抗扰控制.实际应用表明,这种自抗扰控制器不依赖于系统的精确模型,且抗扰性和鲁棒性均优于传统的PID控制器.本文的研究结果对自抗扰控制器应用于实际工程具有重要价值.     

HH神经元的自抗扰同步研究

因外部电磁环境变化导致生物神经元放电节律不同步是生物控制中需要解决的一个难点问题。HH神经元模型是描述神经元动力学特性的第一个数学模型,以HH神经元为研究对象,利用各种现代控制方法获得HH神经元的同步,方法的不足在于对外部干扰的敏感性以及控制律复杂不易实现。为增强神经元同步的鲁棒性和可行性,利用自抗扰控制算法,在三种不同情况下研究HH神经元的同步,并且依次加入不同干扰验证其同步效果。仿真结果表明,自抗扰控制能够对神经元系统的总扰动进行实时估计和补偿,消除扰动对神经元系统同步的影响,从而获得良好的同步效果。     

永磁同步直线电动机自抗扰控制算法研究

针对永磁同步直线电动机对于外界扰动以及系统参数变化敏感的特点,在传统自抗扰控制技术的基础上,结合前馈和反馈控制,提出一种改进型自抗扰控制算法,利用该算法可有效观测并补偿永磁同步直线电动机速度及位置控制系统中的动态耦合扰动。仿真结果表明,与经典PID控制及传统自抗扰控制算法相比,改进型自抗扰控制算法具有更好的动静态特性。     

航天机电伺服系统的自抗扰控制

航天机电伺服系统作用是接收火箭控制系统的指令信号并带动空气舵或者喷管跟随指令信号运动,其在应用上的主要特点是负载特性变化大.传统的PID算法在航天机电伺服系统上的应用已经比较成熟,但是在空气舵或者喷管本身负载特性发生改变时,传统的PID算法的控制效果会明显下降.因此,本文建立了航天机电伺服系统柔性运动模型,并提出了将自...     

基于差分进化的伺服电机自抗扰控制

针对传统PID、模糊控制算法设计简单,无法对实际系统进行扰动补偿,导致外部未知干拢影响伺服电机的控制,提出一种基于差分进化的伺服电机自抗扰控制技术;通过对自抗扰控制中参数kp、kd的动态整定,对比了基于差分进化算法(DE ADRC)、自抗扰控制算法(ADRC)、PID算法的跟踪误差,结果显示DE-ADRC算法具有明显优势,较ADRC算法、PID算法的跟踪误差分别降低了54％和49％;进一步利用蒙特卡罗统计学算法对控制对象进行仿真,以超调量、调节时间和误差绝对值积分为控制性能评估指标证明所提出的DE-ADRC算法比PID算法和ADRC算法具有更强的鲁棒性和系统抗干扰能力,为伺服电机在实际工程中抗干扰能力的增强提供了技术支持.     

轧机主传动系统自抗扰控制器设计与应用

轧钢过程中的负荷扰动容易激起机电振动,这严重影响板带材的产量和质量.为了抑制机电振动,针对轧机主传动系统存在不确定外部扰动和未建模动态的特点,首先建立了轧机主传动系统的模型,将不确定性外扰和未建模动态视为一个综合扰动项,然后利用扩张状态观测器对综合扰动项进行观测和补偿,设计了一种不依赖于对象模型的轧机主传动系统鲁棒控制器.仿真结果证明:该控制器比外扰负荷观测器控制系统具有更好的抗扰动能力,同时对系统内部参数如负载转动惯量、转矩常数等的摄动也具有较强的鲁棒性,有效抑制了由于轧制负荷周期性变化和轧制负荷突变引起的机电振动.首次将扩张状态观测器和自抗扰控制技术应用到轧机主传动系统机电振动控制中,并通过实验证明了该方法的有效性和优越性.     

输入有饱和的轧机液压伺服系统的多模型切换控制

针对轧机液压伺服系统随工况变化而存在的弹性负载力和外负载力跳变所引起的结构跳变问题,建立并优化了考虑控制输入饱和特性的、系统连续工作时不同工况下的轧机液压伺服系统被控对象的多模型集.对每一模型采用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了抗饱和状态反馈控制器,并制定了整个系统的切换策略,分析了具有饱和输入和外部扰动的切换系统的...     

一类轻载电液位置伺服系统线性自抗扰控制

为解决一类轻载电液位置伺服系统线性自抗扰控制器设计过程中面临的阶次选择问题,本文从系统特性、频域等角度,分析自抗扰框架中“积分器串联结构”与轻载电液位置伺服系统之间的内在联系,得到轻载电液位置伺服系统在自抗扰控制框架下是本质“一阶”系统的结论,从而合理设计了1阶线性自抗扰控制器.在此基础上,提出了有效的控制器参数整定方法,并分析了闭环系统的稳定性.仿真和试验结果表明,与高阶相比1阶线性自抗扰控制器可以更好地控制动态过程较快、负载较轻的惯性负载电液位置伺服系统,为自抗扰控制在液压伺服领域的工程应用提供了参考.     

具有输入饱和的轧机液压伺服系统鲁棒动态输出反馈控制

针对具有状态不可测、参数不确定和输入饱和的轧机液压伺服位置系统,提出一种基于anti-windup的抗饱和鲁棒动态输出反馈控制算法.首先,应用Finsler引理,将闭环系统稳定的充分条件转化为LMI条件,并解得控制器参数矩阵;然后,综合考虑系统的干扰抑制能力和稳定域大小,求解优化问题,得到anti-windup增益矩阵.可以证明,所设计的控制器能够保证闭环系统一致有界稳定,并具有鲁棒 ∞性能.将所提出的算法应用于某650 mm可逆轧机液压伺服位置系统中进行仿真,其结果验证了所提出算法的有效性.     

电液比例位置同步线性自抗扰控制

电液比例位置同步液压系统受到元件安装精度、死区非线性以及系统参数摄动等因素的影响,导致两侧子系统性能不一致进而引起位置不同步.针对这一问题,提出由位置控制器、死区补偿器、同步控制器组成的复合控制方案.首先,建立电液比例位置控制系统数学模型,并分析系统内部参数摄动及比例阀死区特性对同步控制精度造成的影响.在此基础上,设计线性自抗扰同步控制器,实现对系统内外扰动的实时估计与主动补偿,同时为提高液压缸动态性能,减小稳态误差,设计了比例阀死区补偿器.仿真和实验结果表明,自抗扰控制器有效地抑制了内外扰动,提高了位置同步控制精度,而死区补偿器的引入改善了系统动态响应性能,降低了稳态位置同步误差.     

无人炮塔炮控系统自抗扰控制

本文运用机器人分析技术来建立无人炮塔的数学模型,这种方法考虑了炮塔方位向和高低向之间的耦合关系.同时,由于陀螺机构测得的是惯性空间中的角位移,结合三轴稳定原理,对无人炮塔的方位向和高低向射角进行修正,实现火炮轴线在惯性空间中的稳定.针对炮控系统这一包含非线性和不确定性的复杂系统,能在参数摄动和不确定的外部扰动的情况下获得高跟踪精度和稳定性,提出了一种基于自抗扰控制的解耦方法.系统的内部参数摄动、外部扰动和耦合项作为总扰动被扩张状态观测器估计出来,然后在采样间隔被补偿掉.将仿真结果与PID控制作比较,结果表明该控制算法能够有效抵抗系统的不确定非线性因素,并验证了其强鲁棒性和有效性     

时延系统的自抗扰动态面控制

本文针对高阶时延系统同时存在系统不确定性和未知输入时延的情况,考虑控制器信号的复杂性问题,在动态面控制方法的基础上,引入自抗扰控制技术设计了自抗扰动态面控制器.利用反步法设计动态面控制信号,采用跟踪微分器对虚拟控制信号滤波,避免了由于对虚拟控制信号重复微分产生的"复杂性爆炸"问题;在控制信号的基础上叠加扰动补偿项,补偿项由扩张状态观测器实时在线估计产生,保证了控制信号的实时性,同时简化了控制器结构以便于实际应用.在闭环系统稳定性判别中运用李雅普诺夫理论做出详细分析.最后,数值仿真结果验证了所提出方法的有效性.