基于神经网络的虚拟轴机床轨迹跟踪控制方法的研究

针对永磁直线电机驱动的六自由度虚拟轴机床提出基于神经网络的轨迹跟踪控制方法.采用神经网络来实现永磁直线电机伺服系统的位置和速度控制,将负载扰动、杆间耦合扰动等效地看成电动机模型参数的变化,通过调整权值来补偿不确定性扰动对轨迹跟踪控制的影响,保证了系统的鲁棒性.仿真实验结果表明,用该方法设计的虚拟轴机床控制系统具有良好的跟踪给定和抑制扰动的效果,从而保证机床运动协调、姿态合理.     

一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器设计

为了提高液压伺服系统对目标位置的跟踪准确度,设计一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器。首先,通过对液压伺服系统建模,分析其组成结构,建立液压缸与伺服阀的运动学模型。然后,对传统模型预测控制器的工作状态进行分析,获取其对应的线性时不变模型。并在传统模型预测控制器的基础上,利用通过布谷鸟搜索算法改进的PID控制器,设计了混合模型预测控制器。最后,利用所设计的混合模型预测控制器,对阶跃、方波以及不规则信号产生的目标位置轨迹进行了跟踪测试。测试结果显示:所设计的混合模型预测控制器不仅能够跟踪多种信号产生的目标位置轨迹,而且跟踪准确度较高、波动性较小;混合模型预测控制器在跟踪阶跃、方波以及不规则信号产生的目标位置轨迹时,相比传统模型预测控制器的跟踪结果,最大偏离度分别减小了6.77%、17.39%、19.64%,说明所设计的混合模型预测控制器能够控制液压伺服系统对目标位置进行良好的跟踪。     

抑制直线伺服系统周期性扰动的改进型重复控制

永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统具有高速、高响应和直接驱动等优点,但其端部效应造成的与位移相关的周期性推力波动和摩擦力会降低系统的伺服性能.为了削弱周期性扰动的影响,设计了PDFF(伪微分前馈反馈控制)速度控制器和改进型位移重复控制器来抑制周期性扰动的影响,以实现周期性输入信号的精确跟踪.理论推导与仿真结果表明,该方案有效地抑制PMLSM伺服系统的周期性扰动的影响,对周期性输入信号具有良好的跟踪特性.     

基于GA的直线伺服系统H∞优化控制的研究

针对永磁直线伺服系统存在的不确定性扰动,提出基于遗传算法(GA)的H∞混合灵敏度控制方法.根据永磁直线伺服系统的数学模型,对电流环采用PI控制,用根轨迹法来确定控制器的参数;以参考输入和扰动作为系统的输入向量,考虑系统对参考输入的跟踪和对扰动输入的抑制,将速度控制器设计归结为H∞混合灵敏度问题;在选择多个加权函数时,以性能指标作为相应的适应度函数,采用遗传算法选取加权函数,设计伺服系统的H∞优化控制器.对系统进行计算机仿真.仿真结果表明,用该方法设计的系统,其抑制扰动和跟踪给定信号的性能得到改善,满足高性能数控机床永磁直线伺服系统控制的要求.     

自适应摩擦估计和补偿的电机伺服系统高精度控制研究

永磁直驱伺服系统由于摩擦和扰动的存在,无法满足系统准确性和稳定性的要求。基于此,提出采用自适应摩擦估计方法实现对系统中摩擦力矩的观测和补偿。建立直驱伺服系统的数学模型,设计了用于摩擦估计的状态观测器模型,为获得摩擦力矩的一般表达形式,通过多项式拟合,结合观测器输出,建立新的摩擦力矩一般表达式;提出一种具有补偿反馈和比例积分反馈的控制律,通过试验验证了提出的摩擦估计模型的有效性;开展了弦信号和方波信号下的试验研究。结果表明:所设计的控制方法能够有效估计和补偿系统中摩擦力,实现转角位置的高精度跟踪。     

工业伺服系统大范围位置控制器的设计与验证

针对带有惯性阻尼环节的工业位置伺服系统,设计了一种能实现大范围快速定点运动的控制器。控制器根据系统速度的大小,在时间最优控制律与线性控制律之间进行平滑切换。采用线性控制的闭环极点阻尼系数和自然频率作为可调参数,设计了近似时间最优伺服控制律;为了对速度(未量测)和未知负载扰动进行估计,设计了一个能实现动态增益的非线性扩展状态观测器。此控制器被用于一个永磁同步电机位置伺服系统,进行了MATLAB仿真,以及基于TMS320F28335 DSC的实验测试,结果显示伺服系统在空载、半载和满载三种未知扰动情况下都能对给定的目标位置进行准确的跟踪,且超调量低于2%,具有理想的控制性能。这个设计可用于工业伺服传动系统的高性能位置调节。     

直线电机伺服系统精密数字控制方法研究

直线电机是实现非圆截面类零件数控车削加工的关键,针对其跟踪目标轨迹已知和对外部干扰及模型参数摄动敏感的特点,研究了一种具有离散时域扰动观测器的数字预见控制方法。首先,通过在最优状态反馈控制的基础上增加目标预见前馈项,减小了直线电机伺服系统的位置跟踪误差;其次,将外部干扰和模型参数摄动作为等效控制输入,设计了一种离散时域扰动观测器加以抑制,增强了预见伺服系统的鲁棒性。仿真结果表明,该控制方法能够满足高速高精度条件下对非圆截面零件的车削加工要求。     

一种鲁棒非线性伺服控制器的参数化设计及应用

针对带有未知常值扰动和输入饱和限幅的典型二阶伺服系统,提出一种鲁棒非线性控制的参数化设计方案.控制律中包含线性反馈、非线性反馈和扰动补偿三部分,分别实现快速响应、抑制超调和消除稳态误差的功能,采用扩展观测器对系统的不可量测状态和未知扰动进行估计.把设计的控制律应用于一个永磁直线电机的速度伺服控制,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真研究,结果表明所提出的控制方案能对定点目标进行快速平稳和准确的跟踪,且对负载扰动和系统参数差异具有较好的性能鲁棒性.     

XY平台伺服系统的零相位鲁棒控制

针对直接驱动XY平台伺服系统的位置控制进行设计,考虑到系统的扰动、摩擦等因素引起的误差,采用零相位误差跟踪控制器和干扰观测器相结合的控制方法,通过零相位误差跟踪控制器来减小系统的跟踪误差,并通过干扰观测器来减小扰动对系统的影响,从而同时提高系统的跟踪性能和鲁棒性能。仿真实验结果表明,所提出的控制方案对提高伺服系统的定位精度有一定的作用。     

永磁环形力矩电机期望补偿自适应鲁棒控制

针对复合A/C轴直接驱动永磁环形力矩电机伺服系统易受外部扰动、参数不确定性以及齿槽转矩的影响,为实现高性能控制和准确参数估计,设计了根据期望轨迹构造自适应律的期望补偿自适应鲁棒位置控制器。该期望补偿自适应律只需根据期望轨迹,采用不连续参数投影算法对系统不确定性进行离线估计。与常规自适应鲁棒控制器相比,该控制器降低了测量噪声对系统的影响,实现参数估计过程更快且参数估计值更加精确。仿真结果表明该方法不仅使伺服系统具有较好的暂态性能,而且提高了系统的最终跟踪精度。