一类数字伺服系统的最优控制

本文给出数字伺服系统最优控制律,旨在当闭环系统受到位置扰动作用时获得最佳性能,为一类数字伺服系统的工业控制提供理论依据。     

基于广义正交多项式级数的迭代学习算法

针对一类受扰动的线性时变系统的轨迹跟踪控制问题,提出了基于广义正交多项式的迭代学习算法.该算法首先利用广义正交多项式展开技术将系统参数化,运用其乘积和积分运算矩阵,将微分方程化为代数方程.在此基础上,用迭代学习的方式来修正控制量的广义正交多项式展开系数.这种算法的优点是当系统不满足正则性或无源性时,仍可以用输出误差信号来构造学习律.最后将该方法运用到电液位置伺服系统的控制中,仿真结果表明了此算法能明显地提高电液位置伺服系统的控制精度.     

直线伺服系统的鲁棒二次最优控制

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统存在的负载扰动等不确定性因素的影响，根据鲁棒二次最优控制理论来设计速度状态反馈控制器，在保持传统控制结构不变的同时，解决了直线电机伺服系统的鲁棒性问题，能够克服系统中存在的不确定性与外部干扰对系统性能的影响，实现对系统速度的跟踪控制.仿真结果表明，该方案在保证伺服系统的快速性、精确跟踪性的同时，对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性.     

基于广义正交多项式级数的迭代学习算法

针对一类受扰动的线性时变系统的轨迹跟踪控制问题，提出了基于广义正交多项式的迭代学习算法．该算法首先利用广义正交多项式展开技术将系统参数化，运用其乘积和积分运算矩阵，将微分方程化为代数方程．在此基础上。用迭代学习的方式来修正控制量的广义正交多项式展开系数．这种算法的优点是当系统不满足正则性或无源性时。仍可以用输出误差信号来构造学习律．最后将该方法运用到电液位置伺服系统的控制中，仿真结果表明了此算法能明显地提高电液位置伺服系统的控制精度．     

单电磁悬浮系统的神经网络模糊滑模控制

为实现单电磁悬浮系统悬浮气隙的精确控制,提出一种基于神经网络的模糊滑模控制方案.根据单电磁悬浮系统的动态非线性数学模型,设计使系统状态在有限时间内到达稳定点的滑模面,同时根据滑模切换状态,通过引入神经网络的模糊控制方法对滑模切换控制量的增益进行评估,实时对滑模控制量进行调整,实现切换控制信号的柔化.基于神经网络的模糊滑模控制系统不仅能很好地跟踪给定信号,而且能削弱滑模控制抖振,对外部扰动具有完全的鲁棒性.仿真结果表明,所设计的控制系统零超调,具有速度跟踪性能,对外部扰动具有很强的鲁棒性.     

基于前馈控制的交流伺服系统精确定位的研究

介绍了交流伺服电动机数学模型,叙述了伺服控制系统的设计原理和具体方法,在位置环、速度环和电流环的3环PI伺服控制系统的基础上,引进位置前馈控制来提高定位控制的性能,研究了前馈PI的控制方法.通过仿真进行了与普通伺服控制系统的对比,未加前馈控制跟踪误差较大,在位置环加前馈控制恒速段跟踪误差较小,但在加减速度段,误差成单调变化,在速度环上再加上前馈控制,位置跟踪误差会更接近于零.结果表明,引进前馈控制的PI交流伺服系统可以实现高精度位置控制,验证了前馈控制在指令信号跟踪性和抗干扰性方面的良好效果.     

FANUC-0i数控机床伺服系统的动态误差分析及补偿方法探讨

FANUC-0i数控机床在金属零件定位钻孔、轮廓切削加工中,其伺服系统出现的动态误差主要有伺服系统信号延迟动态误差,伺服系统加减速动态误差,经分析认为,其动态误差可以通过HRV控制、速度前馈控制、加/减速时间常数调整、摩擦、减速等方法进行补偿,本文给出了补偿方法的系统结构图及参数设置方法,取得了大量实验数据,经实践验证,采用本文提供的方法进行补偿能得到较高的加工精度,可供实际应用时参考。     

双直线电机动态同步进给鲁棒控制研究

针对双直线伺服系统的两个位置环间的动态同步进给控制问题，子系统的速度和位置控制器的设计采用具有较强鲁棒性和跟踪特性的积分-比例(IP)方法。并在分析双直线电动机同步进给伺服系统产生不同步现象原因的基础上，基于变结构控制理论设计了滑模同步控制器，以解决双位置环系统输出端机械耦合、电机参数变化和其它扰动等不确定性因素对同步精度的影响。仿真结果表明该控制方案具有很强的鲁棒性，在不对称负载的条件下能实现动态同步进给。     

基于内模原理的直线永磁同步伺服电机H∞控制

在速度伺服系统中，为了保证对干扰有良好的动态抑制作用且无静态扰动误差，同时使系统具有鲁棒稳定性，针对直线伺服系统所具有两个扰动输入点和两个偏差输出点的特征，对扰动进行转化后采用输出点混合灵敏度的方法，并将内模原理与H∞控制理论相结合设计了H∞速度控制器．实际求解标准H∞问题时，在扰动通道内引入近似内模，以使问题简化且满足高性能的要求．为了充分抑制负载阻力扰动，设计了一个H∞负载扰动观测器，该观测器可以自动保证观测结构的鲁棒稳定性．     

带遗忘因子迭代学习控制最优增益研究

针对一类含非严格重复扰动的单输入单输出(SISO)离散线性时不变系统(LTI)的收敛特性最优化问题,提出带遗忘因子迭代学习控制(ILC)算法的最优控制增益设计方法。根据迭代矩阵理论和Toeplitz矩阵特性得到含非严格重复扰动的系统收敛充要条件,并运用算子理论证明收敛。根据最优化理论给出系统的单调收敛条件,求解出算法最优控制增益的精确解,得到遗忘因子与最优控制增益之间的关系式,实现系统快速收敛,从而达到改善系统收敛特性的目的。该方法改进了传统最优控制增益在带遗忘因子ILC算法中应用的不足,放宽了系统收敛条件,有效加快系统收敛速度,抑制系统输出跟踪误差波动,同时也为含非严格重复扰动的LTI系统提供了一个更优的解决方案。仿真结果验证了控制策略的有效性。     

三次多项式型段内加减速控制新方法

传统的加减速控制方法由于加速度的不连续性,易使机床产生冲击,影响零件加工质量和机床使用寿命.为此提出了一种三次多项式加减速控制模型.针对任意路径段在插补前加减速过程中需要预测减速点的问题,进一步提出了段内加减速控制新方法,实现了对实际减速点的确定.针对理论减速点与实际减速点不重合而导致当减速阶段结束时仍存在低速运行段的问题,实现了对减速点的误差补偿.仿真和试验结果表明,提出的方法能够实现在加工过程中实际减速点的动态、智能化判断,并能够在较高速度下补偿减速点误差,消除了低速运行时间,提高了加工效率     

吊装用起重机自动定位视觉伺服控制

传统起重机自动定位方法精度低,稳定性差,不能形成真正的闭环控制,现有起重机视觉定位方法普遍存在抗扰动性能差和视觉雅可比矩阵参数难以获得等问题。为了解决外部扰动影响视觉伺服定位精度和稳定性的问题,建立了扰动工况下吊装末端执行器的位姿数学模型,提出一种基于自抗扰控制器的视觉伺服扰动抑制方法。根据图像投影特性,得出雅可比矩阵参数与图像特征微分关系方程,设计了雅可比矩阵参数估计值自适应更新率,并建立闭环动力学方程。根据图像特征误差,构建李亚普诺夫函数,给出了系统稳定性证明。进行仿真与实验分析,结果表明:当视觉误差收敛后,位置与速度曲线均趋于零值,说明在视觉不确定性和恒定、瞬时扰动的情况下,本文方法仍然具有令人满意的定位精度。通过与其他控制方法的对比结果分析可知,本文方法在保证视觉伺服系统定位精度的同时,能够加快视觉误差的收敛速度,具有更好的稳定性,因此,适用于吊装用起重机自动定位视觉伺服系统。     

模糊积分控制在位置随动系统中的应用

位置随动系统要求具有较快的动态响应速度和较低的稳态误差。在模糊控制位置随动系统的基础上,引入积分控制方法,实现了位置随动系统的模糊积分控制。在系统的动态过程中,利用模糊控制的快速响应能力保证位置随动系统具有较快的动态响应速度;系统进入稳态以后引入积分控制,提高位置随动系统的稳态精度。将模糊积分控制方法应用于KSD-1型位置随动系统,实验结果表明该方法具有稳态精度高、响应速度快、超调量小的特点。     

基于变结构控制的PMLSM矢量伺服系统

该文针对永磁直线同步电机的伺服控制,探讨了一种基于矢量控制逆变器和光栅尺的位置、速度伺服控制方案。速度调节器采用变结构PI控制算法,在消除静差的基础上,提高永磁直线同步电机的响应速度。位置调节器采用PD控制算法,使系统具有平稳、快速、无静差的跟随性能。仿真验证了其可行性,易于实际应用。     

交流永磁直线伺服系统的滑模双自由度控制研究

针对直接驱动的交流永磁直线伺服系统,提出一种将线性双自由度控制与非线性滑模控制相结合的鲁棒控制策略,内环采用的双自由度控制结构可使扰动得到很大程度的抑制,但还存在余差,外环采用的滑模控制保证了系统的快速跟踪性能,并可以消除内环的余差,使系统具有更强的鲁棒性。同时,双自由度控制中的反馈控制器又能沸弱滑模控制的抖振,保证了系统的稳态性能仿真实验结果表明该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性。     

Pneumatic force servo system based on disturbance observer

In order to design a low-cost pneumatic force servo system with large output forces, a scheme of a booster cylinder controlled by high speed solenoid valves is proposed. A nonlinear model of the system is established, in which the hysteresis of high speed solenoid valve is considered. In order to deal with parameter uncertainty and disturbances of noise and friction, a feed-forward control method based on a disturbance observer is proposed. A practical pneumatic force servo system is used to testify the feasibility of the proposed controller. The experimental results show that pneumatic force servo system based on the proposed controller has high force tracking accuracy and quick response.     

位置伺服系统中角速度检测方法综述

位置伺服系统中先由位置给定量与反馈量的差值经过位置调节器的调节产生速度给定量，再由速度给定量与速度反馈量的差值经过速度调节器的作用最终实现准确的定位。由上述位置伺服系统的工作过程可见位置伺服系统中角速度的检测是非常重要的一个环节，而角速度的检测是由各种角速度传感器来完成的。正是基于速度检测在位置伺服系统中的重要性，本文介绍了位置伺服系统中常用的几种速度检测传感器，测速发电机，测速桥，光栅等的结构，原理及其信号处理电路。     

永磁直线同步电机快速位置伺服控制

该文针对直接驱动式的永磁直线同步电机陕速伺服控制问题,探讨了一种基于矢量控制逆变器和光栅尺的快速位置伺服控制方案.其中,以推力、速度为内环,且动态时保持最大推力,确保位置系统中执行单元的快速响应性能,位置调节器采用Bang-Bang+ PD的双模控制算法,使系统具有平稳、快速、无静差的跟随性能,仿真验证了其可行性.最后,介绍了以嵌入式CPU为控制核心的技术实现方案.