叠堆式超磁致伸缩致动器的模型预测滑模控制

根据新型电液伺服阀的驱动要求,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),为补偿其固有的非线性,提高位移输出精度,研究了SGMA的控制策略,并对控制策略进行了仿真和实验验证。首先,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式设计了SGMA,有助于提高偏置磁场的均匀性;然后,根据SGMA的结构特点,将其视为多自由度振动系统,建立了系统的位移输出模型;接着,在输出模型的基础上,结合模型预测控制与滑模控制策略,设计了模型预测滑模控制器;最后,进行了控制策略仿真和实验验证。实验结果表明,模型预测滑模控制器能够实现SGMA的精密控制。在阶跃控制实验中,系统稳定时间低于1.5ms,无超调和稳态误差;在正弦控制实验中,系统最大控制误差约为0.83μm,相对值约为6.9%,证明了控制策略的有效性。     

超磁致伸缩致动器建模与控制仿真

设计一种超磁致精密伸缩致动器,对其构造和工作原理进行说明,并完成静态特性试验。通过对静态特性试验结果的分析,寻找到线性度比较理想的工作区间。在此基础上分析并建立所研制致动器的数学模型。为了提高致动器的响应速度和稳态输出,设计PID控制器进行校正,并对连续型和离散型的系统模型分别进行了仿真,得出控制器的控制效果,最后给出试验结果。对仿真结果和试验结果的对比分析,表明了所建立的超磁致伸缩致动器控制模型的有效性。     

强干扰条件下超磁致伸缩致动器的模糊滑模动态控制

针对强干扰条件下,超磁致伸缩致动器位移动态控制存在的不足,建立了强干扰下超磁致伸缩致动器动态线性化模型,设计了基于模糊切换增益调节的滑模控制器,实现了致动器的动态跟踪控制。提出的模糊滑模控制器能有效实现了致动器的动态控制,位移跟踪误差在5%以内,取得了良好的控制效果。     

超磁致伸缩致动器的小脑神经网络前馈逆补偿-模糊PID控制

针对超磁致伸缩致动器(GMA)在精密致动控制中存在的迟滞和位移非线性,提出了小脑神经网络(CMAC)前馈逆补偿结合模糊PID控制的新策略。通过小脑神经网络(CMAC)学习获得超磁致伸缩致动器动态逆模型用于对超磁致伸缩致动器迟滞非线性进行补偿;利用模糊PID控制降低小脑神经网络(CMAC)学习时的误差和抑制扰动,提高系统的跟踪控制性能,从而实现超磁致伸缩致动器的精密致动控制。仿真和实验结果表明:所采用的控制策略有效地消除了迟滞非线性的影响,系统的跟踪误差降低到了5%以下,而位移跟踪误差均方差仅为0.58。此外,这种策略的特点是学习和控制同时进行,控制系统能够适应被控对象动态特性的变化,使系统具有较强的鲁棒性,同时也能够有效地抑制外界的干扰,提升系统的自适应控制性能。     

超磁致伸缩微位移驱动器的非线性迟滞建模及控制方法

对超磁致伸缩微位移驱动器(GMA)的非线性迟滞特性,通过密度函数法和F函数法建立GMA的两种Preisach数值模型,仿真和试验表明F函数法对滞回曲线的预测效果优于密度函数法.为将Preisach数值模型应用于GMA的实际控制系统,提出一种Preisach实时数字补偿算法,建立基于Preisach前馈补偿的PID控制模型,分别采用开环、普通PID和带Preisach前馈补偿的PID三种控制器对GMA的位置跟踪和轨迹跟踪两种控制问题进行试验研究,结果表明带Preisach前馈补偿的PID控制器可显著提高GMA的响应速度和跟踪精度,使GMA在100 μm量程内的位置跟踪和轨迹跟踪误差分别达到3 μm、2 μm.     

精密磁致伸缩致动器的动态非线性多场耦合建模

为提高超磁致伸缩致动器(GMA)的精度,描述其在动态和准静态环境下的复杂磁滞行为,设计了具有精密位移输出的GMA,建立了包含磁滞及涡流损失的动态非线性多场耦合模型。首先,采用模块化方法设计了GMA;然后,利用热力学理论和能量守恒定律,建立了超磁致伸缩材料非线性多场耦合本构模型;最后,通过分析材料非线性本构行为与系统结构动态行为间的耦合过程,提出了GMA的动态非线性多场耦合模型。实验分析了能量损失及预紧力对系统特性的影响规律。结果表明:预紧力可改善系统输出特性且存在最佳预紧状态;建立的模型能够较准确预测位移,平均相对误差约为4.5%。另外,随着频率增加,异常和涡流能量损失以及磁滞量会增大,磁滞行为源于磁畴不可逆运动过程中的能量损失。实验还显示:对于精密GMA系统,不能忽略高频涡流效应。建立的模型较准确地描述了动态及准静态环境下GMA的复杂磁滞行为,由于考虑了材料本构行为耦合和系统动态行为耦合,进一步提高了GMA系统的精度。     

超磁致伸缩致动器的广义预测-多模PID控制

为了克服超磁致伸缩致动器的磁滞现象对精密驱动定位精度的影响,在进行磁滞补偿的前提下,研究了自校正PID控制方法,提出了基于广义预测控制的广义预测-多模PID控制方法。介绍了广义预测控制的主要思想,并由此导出PID参数与被控对象待估参数的关系,实现了广义预测PID控制;针对起动阶段控制效果不平稳的问题,提出了多模PID控制模式转换条件;最后,根据PID参数变化情况,建立致动器的多模PID控制方法,实现广义预测PID与常规PID的在线控制模式转换与控制。实验结果表明,采用广义预测-多模PID控制器,虽然单次平均运算时间比广义最小方差-模糊PID控制器长7ms,但跟踪误差均方差减少了0.066μm;同时改善了起动平稳性。提出的控制方法能有效消除由扰动带来的影响,提高跟踪精度,改善起动平稳性,适用于对实时性、控制精度要求较高的精密定位领域。     

应用于自动化设备的超磁致伸缩微位移驱动器的研究

设计了一种利用超磁致伸缩材料的驱动器并对其结构和工作原理进行说明,在此基础上建立所研制驱动器的数学模型,进行时域和频域特性分析,由于存在位置误差,设计了PID控制器进行校正,得出控制器的有效控制效果,表明了设计的超磁致伸缩驱动器的合理性。     

具有非对称分段线性刚度的超磁致伸缩微位移致动器的非线性分析

研究了超磁致伸缩微位移致动器的非线性动力学特性 ,分析了碟簧非对称分段线性刚度对微位移致动器动力学特性的影响 ,基于理论分析计算结果 ,研制出应用于精密机械加工的微进给系统的稀土超磁致伸缩微位移致动器 ,为实际开发换能器产品提供了设计依据     

基于幂次函数的自平衡双轮电动车分层滑模控制

针对倒立摆原理的自平衡系统,提出一种基于幂次函数法的分层滑模变结构控制方法。为解决滑模控制在本质上的不连续开关特性而引起系统抖振的问题,采用了在切换函数中运用幂次函数的非线性特性来设计非线性控制器,同时与传统的分层滑模控制方法进行了仿真对比。仿真结果表明了该方法的有效性,并且控制器超调量小,很好地抑制了抖振现象,被控系统表现出了良好的动态品质。     

基于粒子群优化的锅炉温度模糊PID控制器设计及其仿真

首先讨论了模糊理论和粒子群(PSO)优化算法,然后针对典型的工业过程控制对象,设计了一种基于PSO优化的二维自适应锅炉温度模糊PID控制器,可以对比例因子和量化因子进行优化。对锅炉温度控制对象系统模型进行辨识,得到锅炉温度的传递函数,在此基础上利用MATLAB进行了仿真。仿真结果表明,采用基于PSO优化的锅炉温度控制与PID控制、模糊控制相比,具有超调量小、上升时间短、响应速度快、调节时间短、稳定性能好、抗干扰能力强等优势。     

OMRON小型可编程序控制器对温度数据的检测与处理

温度变量经温度传感器(热电偶或热电阻)采集后，送入OMRON小型可编程序控制器(PC)的特殊功能单元——温度模块(变送器 模数转换)，温度模块对检测到的温度模拟量数据(电压或电流)自动进行模数(A／D)变换，最后转变为PC可读的数字量(16进制数，以二进制数存放)，通过编程PC可实现对读入的温度数据进行单位转换和数模(D／A)转换，根据工业现场需要，编制相应的PC处理程序，可对温度进行开环或闭环控制及实现温度对其他设备的跟随控制。     

烟叶烘烤温湿度智能控制仪

本文针对烟叶烘烤过程中的温湿度耦合现象与烘烤工艺要求特点,研究采用计算机与模糊控制技术,构成具有模糊解耦作用的智能温湿度控制仪,有效保证了烘烤过程对温湿度变化的工艺要求,提高了烟叶的烘烤质量。仪器结构简单,操作方便。也可推广应用于其他温湿度控制场合。     

户式中央空调变风量控制系统研究

设计了户式中央空调变风量控制系统,着重对末端控制器和中央控制器进行了研究。末端控制器采用PID算法调节房间送风量,控制室内温度。中央控制器实现两个控制功能：一方面控制系统新风量,另一方面是根据末端变风量调节（TRAV）思路,采集各房间温度和风量参数,对送风机进行模糊变频调速,控制系统总送风量。给出了控制系统硬件组成和软件实现,采用VB语言编制控制系统界面,界面简单友好,使用方便。     

基于AVR单片机的家用电热水器智能温度控制器设计

针对传统的机械式电热水器控制精度低、可靠性差等缺点,设计了家用电热水器智能温度控制器。该智能温度控制器以AVR单片机为核心,利用了数字传感器DS18B20和时钟芯片DS1302等元件,实现了智能加热、智能控温、LED及LCD显示等功能。整个系统充分利用了AVR单片机的内部资源,最大程度地简化了硬件电路,使系统具有较高的性价比和可靠性。     

Control of melt pool temperature and deposition height during direct metal deposition process

This paper presents a hybrid control system that is able to improve dimensional accuracy of geometrically complex parts manufactured by direct metal deposition process. The melt pool height is monitored by three high-speed charged couple device cameras in a triangulation setup. The melt pool temperature is monitored by a dual-color pyrometer. A two-input single-output hybrid control system including a master height controller and a slave temperature controller is used to control both height growth and melt pool temperature at each deposition layer. The height controller is a rule-based controller and the temperature controller uses a generalized predictive control algorithm with input constraints. When the melt pool height is above a prescribed layer thickness, the master height controller blocks control actions from the temperature controller and decreases laser power to avoid over-building. When the melt pool height is below the prescribed layer thickness, the temperature controller bypasses the height controller and dynamically adjusts laser power to control the melt pool temperature. This hybrid controller is able to achieve stable layer growth by avoiding both over-building and under-building through heat input control. A complex 3-D turbine blade with improved geometrical accuracy is demonstrated using the hybrid control system.     

基于嵌入式系统的自适应窑温控制器设计

提出了一种基于OK6410-B嵌入式开发平台的嵌入式自适应窑温控制器设计方法。该装置以自适应Smith算法为核心,采用传感器加嵌入式主板的硬件结构,红外线温度传感器负责温度采样,嵌入式主板负责参数计算和控制信号输出。在设计自适应Smith算法传递函数、进行硬件设备选型和连接后,还具体阐述了设备软件模块的实现方法。按该方案设计的控制器已得到实现,模拟仿真和工程实用证明:此种设计方案高效可靠,消除滞后时间和抗参数失配能力强,能够满足窑温控制的要求。     

基于模糊PID控制的起爆具生产线温度控制系统

为了提高起爆具生产线中浇注锅温度的控制精度,以提高起爆具产品的质量,分析了起爆具生产线中浇注锅温度控制系统的组成,将模糊控制和常规PID控制结合起来,设计出了模糊PID控制器,通过以往对浇注锅温度控制的经验,制定出了PID 3个参数的模糊控制规则表,最后将模糊PID控制算法通过可编程逻辑控制器（PLC）编程来实现;在Matlab中的Simulink工具箱里搭建了模糊PID控制器和常规PID控制器模型,并对这两个控制器进行了仿真比较.研究结果表明,相对于常规PID控制器,模糊PID控制器具有更好的调节精度.该系统在生产线中的实际运用结果显示,模糊PID温度控制器效果较好,达到了预期的温度控制要求;系统适用于起爆具生产线中浇注锅的温度控制,对提高起爆具产品质量和生产效率具有一定的意义.     

电锅炉智能控制系统的设计

电锅炉温度控制是一个复杂的控制过程,传统的PID控制方法很难得到理想的控制效果,笔者提出将Fuzzy控制与传统PID相结合的控制算法,并用相关的模糊逻辑构建温度模糊控制器,经仿真和实际运行表明,其动、静态性能稳定,控制性能明显优于传统的PID控制,具有广泛的应用前景.     

模糊解耦温湿度控制仪表及其应用

本文采用计算机与模糊控制技术,研制成具有模糊解耦作用的智能温湿度控制仪,并在烟叶烘烤应用中取得良好效果。较好地解决了烘烤过程中温、湿度的的耦合现象,保证了烘烤过程温、温度的工艺变化要求,提高了烟叶的烘烤质量。