变结构力控制方法在油气悬架加载系统中的应用

针对油气悬架的非线性和不确定性特性采取变结构的控制方法,选取含有位置、速度和加速度状态的滑模函数,利用指数趋近方式,使系统能够快速地稳定于平衡位置.基于Lyapunov稳定理论,设计了参数摄动和不确定量两种非线性环节的自适应律,结合自适应控制方式减小了滑模带的宽度,从而减小由于开关控制而引起的系统振动.通过仿真分析和实验验证了负载刚度变化时,变结构滑模力加载控制对比常规PID控制的优势,为具有状态反馈的力加载控制系统提供了实用的控制方法.     

阀控非对称缸系统的反馈线性化滑模控制

针对阀控非对称缸组成的位置伺服系统鲁棒性差的问题,提出了一种结合反馈线性化理论和滑模变结构理论的控制算法。建立阀控非对称缸的非线性模型,运用反馈线性化理论对该模型进行局部线性化,针对线性化后的模型设计滑模控制器,最后通过线性逆变换得到原非线性系统的控制算法。为了验证算法的有效性进行了仿真分析,仿真结果表明:该控制算法有效地减小了位置跟踪误差,提高了系统的鲁棒性,改善了位置跟踪的品质。     

基于模糊滑模控制的电液伺服系统研究

目前,液压系统被广泛运用在工业生产中,但是在其控制方法上,传统的PID控制不能满足控制精度及相应速度的需求,而滑模变结构控制在提升控制精度的同时又存在较大的抖振现象。故提出了一种滑模变结构控制与模糊控制相结合的控制方法。以阀控液压缸为例建立数学模型,设计模糊滑模控制器并通过Matlab/Simulink进行仿真。结果显示该方法相较于普通PID控制和传统滑模控制,能够实现快速、准确跟踪,有效抑制抖振且具有较强的鲁棒性,取得了较为满意的控制效果。     

基于Matlab/Simulink机器人力控制系统仿真研究

介绍一种在Matlab/Simulink环境下末端与环境接触的机器人力控制仿真方法.将基于S-Function功能实现的系统模型嵌入到Sireulink仿真环境中,可简化仿真模型、降低编程难度,这种方法可以推广到其他复杂控制系统的建模.通过对二自由度机器人力控制仿真编写S-Function模块,验证了此方案的实用性.     

基于ESO的电动伺服系统RBF神经网络滑模控制

为了提高电动伺服系统的加载力跟踪精度,基于扩张观测器(ESO)和RBF神经网络,设计了一种自适应滑模控制器。ESO可以观测电动伺服系统的状态变量和外界扰动,解决实际工程应用中因对输出力直接微分造成的微分爆炸问题;利用RBF神经网络逼近系统存在的非线性不确定因素,将ESO观测到的状态变量、扰动项和RBF神经网络的估计值引入到滑模控制其中,实现对滑模控制的补偿,并通过构造李雅普诺夫函数对所提出的控制策略进行稳定性证明;在MATLAB/Simulink环境中搭建仿真模型,验证了ESO和RBF神经网络在不同工况下对系统相应量的精准估计,且误差均满足所设定的性能指标,同时与传统滑模控制进行了对比,所提出的控制策略能有效地解决传统滑模控制的抖振问题,加载力跟踪精度更高,鲁棒性能更优。     

PMSM分数阶滑模变结构MRAS仿真

针对永磁同步电机(PMSM)模型参考自适应控制系统(MRAS)中存在的抖振及转速估计精度低的问题,提出了一种分数阶滑模变结构MRAS转速辨识方法。首先建立了PMSM的参考模型和可调模型,利用参考模型和可调模型的电流输出误差来构造分数阶滑模面,其次设计了电机速度观测器,用Lyapunov稳定性理论证明了其可行性。最后利用MATLAB/SIMULINK软件搭建仿真模型进行仿真。仿真结果验证了PMSM分数阶滑模变结构速度观测器的有效性,具有更加精确地对转速进行跟踪的能力,有较好的鲁棒性。     

基于永磁同步电机的滑模变结构仿真研究

通过对永磁同步电机(PMSM)数学模型的分析,采用滑模变结构控制方法设计了控制系统的速度调节器,电流环采用工程领域应用较多的电流滞环跟踪PWM,实现了定子电流的精确控制.在此基础上,使用MATLAB建立了整个控制系统的模型,仿真结果验证了滑模变结构控制方法的可行性.     

基于AMESim的1000kN快速压机液压系统动态特性分析

针对传统液压机压制频次低、生产效率低的问题,设计一种可实现高频次压制的1 000 kN快速液压机。利用AMESim软件搭建快速压机液压系统仿真模型,通过仿真分析研究1 000 kN快速液压机的压制频次。介绍1 000 kN快速液压机的机械结构组成和液压系统工作原理,利用AMESim软件搭建液压系统各子系统仿真模型并验证其正确性。完成液压系统仿真模型搭建,并对1 000 kN快速压机连续2次压制过程进行动态特性仿真。结果表明：所设计的1 000 kN快速液压机能够满足高频次压制要求。     

阀泵联合控制压机主液压缸系统建模与仿真

为了研究阀泵联合控制的液压机主液压缸动态性能和稳态定位精度问题,利用流量连续性方程、力平衡方程建立了液压机非对称主液压缸的数学模型;采用Simulink工具建立了系统的数值仿真模型,开展了比例控制与比例积分控制下系统动态与稳态特性的研究.仿真结果表明:采用该阀泵联合控制方案可以有效地对液压机主液压缸实施控制,运用PI控制可有效提高主液压缸定位精度,但也带来了小幅度振动.     

模锻液压机力偶调平系统建模和最优控制

通过对200 MN模锻液压机力偶调平方式的分析,建立了其力偶调平系统的非线性模型。根据模型中存在的非线性和不确定扰动的结构特点,提出了线性二次型最优控制与反馈线性化方法相结合的双闭环控制策略,并设计了扰动估计器来抑制扰动的影响,实现液压缸的同步控制。仿真对比实验表明,该控制策略优于传统的双闭环PID控制,使调平系统获得更高的调节速度和精度,可使模具准确压合,提高锻件质量,降低废品率,为实际加工过程中的调平控制提供理论依据。     

基于一种改进型滑模变结构控制的永磁同步电机伺服系统研究

针对动态滑模面与变指数趋近律存在的缺陷,研究一种新型积分速度滑模控制器,并结合开关函数对设计的控制器做进一步改进,最后将这种新型滑模控制器应用于永磁同步电机伺服系统的速度环中。利用Matlab搭建伺服系统仿真模型,仿真结果表明:设计的新型滑模控制器调速性能要优于传统PI和变指数滑模控制,它不仅能有效抑制滑模变结构固有的抖振,还增强了控制系统的快速性和鲁棒性。     

煤矿机械液压系统滑模控制研究

探讨滑模变结构控制在煤矿机械液压系统上的可行性。设计并计算了滑模控制器,通过仿真分析滑模变结构控制的控制性能,通过实验验证了滑模控制在煤机上的应用可行性。滑模变结构控制可以实现对煤机动作油缸的高精度控制,抖振小、超调量小,对参数的不确定性具有很好的鲁棒性,但对煤机油液纯净度和传感器质量提出了更高的要求。     

TC18钛合金模锻件锻造成形工艺仿真

采用Deform-3D有限元软件对TC18钛合金模锻件锻造成形过程进行了数值模拟仿真,研究比较了锤锻和液压机模锻两种成形方式的不同.研究结果表明:TC18钛合金模锻件锤锻变形时过热倾向更加明显,锤锻锻件的最高温度比液压机模锻高70℃左右,必须严格控制锻造过程中的温升;锤锻的有效应力分布很不均匀,锤锻锻件的平均有效应力比液压机模锻大30MPa左右,并且存在严重的应力集中区域,而液压机模锻的有效应力变化较为平缓;相比液压机模锻,锤锻锻件的最大和最小有效应变的差值减小了26％,锤锻锻件的变形均匀性得到了改善.     

重型液压机执行器自适应滑模容错控制

为了提高重型液压机在执行器故障情况下的容错控制能力和控制精度,设计了自适应滑模容错控制器。建立了5缸液压机的滑块动力学模型和液压缸压力动态方程。使用积分滑模控制设计了3个子系统虚拟控制律;使用伪逆法实现了控制分配;在执行器故障情况下,在积分滑模控制基础上,提出了自适应补偿策略,从而给出了执行器故障情况下可以实现的虚拟控制律;使用分散滑模控制将虚拟控制律转化为伺服阀控制律,并证明了自适应滑模容错控制器具有Lyapunov意义下的稳定性。经仿真验证,在单个执行器故障或多个执行器故障的情况下,自适应滑模容错控制器能够将调平误差控制在2×10^-4rad内,位移跟踪误差最大为0.0111 m,体现了执行器故障情况下极高的调平和跟踪精度,也体现了自适应滑模容错控制器具有很好的鲁棒性。     

基于反馈线性化的龙门数控机床磁悬浮系统滑模鲁棒控制

针对龙门移动式数控机床中横梁的悬浮刚度进行了研究.在龙门移动式数控机床中,将移动的横梁悬浮起来,可以消除摩擦提高加工精度.为了实现稳定的悬浮,提出了基于反馈线性化的滑模变结构的控制方法.通过反馈线性化的方法将非线性电磁悬浮系统转化为线性系统,然后利用滑模变结构控制方法设计控制器来对整个系统进行鲁棒控制.仿真结果表明,与传统的状态反馈控制方法相比,系统具有很强的抑制扰动的能力和高刚度,能够实现稳定悬浮.     

泵控液压机蓄能器快锻回路控制特性影响因素研究

针对泵控液压机蓄能器快锻回路控制特性影响因素展开研究,采用功率键合图的方法,通过Matlab/Simulink进行仿真研究,以0.6 MN泵控液压机为平台进行实验研究。搭建了液压缸、管道、蓄能器、比例变量径向柱塞泵、活动横梁的模型,得出回路的功率键合图模型,推导出Matlab/Simulink仿真模型,并在0.6 MN泵控液压机上进行了试验研究。通过仿真和实验分别研究了锻造频率、锻造行程、初始压力变化对泵控液压机蓄能器快锻回路控制特性的影响。研究结果表明:减小锻造行程,在一定范围内提高锻造频率,锻造精度提高;提高蓄能器初始压力,回路响应变快。     

融合光纤感知的气动执行器夹持力控制策略研究

为了降低气动执行器夹持力/气压迟滞的影响,提高夹持力跟踪控制精度,提出一种基于Prandtl-Ishlinskii （P-I） 逆模型的前馈补偿结合模糊PID的控制策略。分析气动执行器的夹持力/气压迟滞特性,通过初载曲线法辨识迟滞模型参数,建立P-I逆模型;设计融合FBG力感知的模糊PID控制算法,基于自制的FBG传感器实现夹持力反馈,通过标定实验验证传感器的静态特性。在Simulink中构建前馈补偿和融合FBG力感知的模糊PID相结合的复合控制器,完成与传统PID以及模糊PID控制器的夹持力控制仿真对比。仿真结果显示：前馈补偿可以降低稳态误差,提高控制精度。最后,在气动执行器夹持力控实验平台上开展动态跟踪实验,验证了所设计复合控制器的有效性。     

基于滑模变结构及模糊控制的异步电机调速系统的研究

针对异步电机传统的直接转矩控制系统转矩脉动大,因电机参数变化和负载波动等因素使调速性能变差的问题,提出了用滑模变结构速度调节器代替传统的PI调节器,并利用模糊控制方法改进逆变器矢量电压选择表,以达到更好调速的目的.在MATLAB/Simulink中建立了系统的仿真模型.仿真结果说明该系统能够提高转速的响应速度,减小转矩脉动,同时还具有较好的动静态稳定性和鲁棒性.     

融合联立约束法和Simulink的高速压力机曲轴动态仿真

针对高速曲柄压力机中对称布置式曲柄滑块机构,提出了一种融合联立约束法和MATLAB/Simulink的机构动态仿真分析方法。该方法首先基于机构位移闭环矢量方程,建立速度方程及加速度方程,采用达朗贝尔原理建立机构的动力学方程,并通过加速度实现运动方程与动力学方程的联立。在此基础上利用MATLAB/Simulink软件建立了机构的动态仿真模型,将动力学方程作为Function模块嵌入到仿真模型中。并在冲压力作用下对高速压力机的工作过程进行了仿真分析,快速、准确地求得了一个运动周期内压力机曲轴各个轴颈处载荷大小和方向的变化规律,验证了高速压力机的平衡机构具有良好的动平衡效果。所得分析结果为高速压力机曲轴、曲轴支撑结构和动平衡结构的设计和优化提供了重要的参考依据。     

TC4钛合金锻件疲劳寿命分析及其仿真模型修正

依据物理实验，研究了锻造变形温度和变形程度两个关键参量对TC4钛合金锻件疲劳寿命的影响，利用有限元与物理实验相结合的方法建立并修正了TC4钛合金锻件疲劳寿命仿真模型，并对仿真模型进行了验证。结果表明：相比于原材料，锻造成形的TC4钛合金锻件具有较长的疲劳寿命，并且变形温度控制在α+β相变温度时所得锻件的疲劳寿命最长；在最佳变形温度下，变形程度控制在50%左右时锻件的疲劳寿命最长，考虑锻造变形温度带的影响，应尽可能提高锻锤频次；锻件残余应力是影响仿真模型精度的主要因素，通过验证表明，引入实际锻件的最大等效残余应力可以极大地提高仿真精度，这为深入分析锻造工艺参量对TC4钛合金锻件疲劳寿命的影响奠定了基础。