基于摩擦补偿的伺服转台自抗扰控制策略研究

摩擦非线性扰动是影响伺服跟踪系统控制性能的主要因素之一。为提高转台伺服系统的跟踪性能,提出了一种基于Elastoplastic摩擦模型的改进自抗扰控制方法。首先,建立了转台伺服系统的状态空间模型;其次,采用Elastoplastic摩擦模型描述系统中的非线性摩擦扰动,并用遗传算法辨识了模型参数;最后,基于辨识获得的Elastoplastic摩擦模型,将位置误差和速度误差作为不同的参数分别应用到扩张状态观测器,设计了一种改进型自抗扰控制器。未引入摩擦补偿时的速度跟踪误差平均值约为0.0024 rad/s,而加入补偿后的速度跟踪误差平均值减少为0.00147 rad/s。仿真和实验结果表明,本文提出的控制方案能够提高转台伺服系统的跟踪性能,验证了所提出控制方法的有效性和鲁棒性。     

改进LuGre模型的挖掘机器人摩擦补偿控制

非线性摩擦会降低挖掘机器人电液伺服系统的动静态性能,引起轨迹爬行、平峰和稳态误差等现象。经典LuGre摩擦模型仅与速度有关,内部鬃毛状态变量无法准确测量,无法全面描述复杂的挖掘机器人电液伺服系统摩擦特性。本文综合考虑电液伺服系统位置、速度和方向等信息,设计了一种改进的LuGre摩擦模型,同时引入速度阈值解决了弹性鬃毛平均变形状态观测器不稳定问题。其次,为了解决传统优化算法陷入局部最优解、收敛速度慢等问题,通过引入惯性权重、异步变化和精英突变操作改进基本粒子群优化算法,以精准快速辨识出改进LuGre摩擦模型中的6个未知参数。最后,结合辨识出的摩擦模型,基于结构不变性原理设计前馈摩擦补偿控制器,并在23吨挖掘机器人进行了正弦和三角波不同工况下的轨迹跟踪实验。实验结果表明,传统的比例积分微分控制器跟踪误差最大,三角轨迹最大跟踪误差达到了29.68 mm,基于改进LuGre模型设计的前馈摩擦补偿控制器仅为9.70 mm,误差减小了67.31%,基于改进LuGre模型设计的前馈摩擦补偿控制器可以有效提升挖掘机器人的轨迹跟踪精度。     

基于速度观测器的GMS摩擦模型辨识与补偿

摩擦是伺服系统在低速运动时精度降低的主要非线性因素之一。采用基于模型的摩擦补偿可以有效地预测摩擦力,并实现误差补偿,因此利用可全面描述系统摩擦力的GMS摩擦模型预测伺服系统的摩擦力。为提高此模型参数的辨识精度,设计了全维速度观测器提供反馈速度信息,克服低速时速度测量误差带来的影响;并基于此观测器,给出了GMS摩擦模型的参数辨识的实验方法。为验证所提出的摩擦补偿及辨识方法的有效性,在一新型的空间大型末端执行器的拖动系统进行了拖动实验。实验结果表明,通过此摩擦模型补偿,可使拖动系统的位置跟踪精度优于0.02 mm,与具有固定参数的Stribeck摩擦模型相比,位置跟踪精度提高超过30%。     

控制受限的直流伺服系统非线性摩擦补偿

针对机电位置伺服系统实际运行时不可测摩擦状态和控制输入限制问题,设计了一种基于辅助系统的鲁棒饱和补偿跟踪策略。该控制策略将包含未知外摩擦状态项视为未知输入,构造不可测摩擦状态观测器。为了解决输入控制受限问题,基于辅助系统设计鲁棒饱和补偿控制器,把它考虑到自适应鲁棒控制器设计进行补偿。仿真和实验结果表明,该补偿策略提高了直流伺服系统的精度,为该类伺服系统高性能控制的分析与设计提供一种理论参考。     

基于摩擦和扰动补偿的永磁直线同步电机滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的位置跟踪精度易受摩擦力、负载扰动等不确定性因素影响的问题,采用基于摩擦和扰动补偿的非奇异快速终端滑模控制（NFTSMC）方法来设计位置控制器。首先,建立含有Stribeck摩擦模型的PMLSM动态模型,使用自然选择粒子群算法对摩擦模型进行离线参数辨识;其次采用NFTSMC方法来确保系统状态快速收敛,避免奇异问题,利用辨识的摩擦模型进行补偿;最后采用滑模观测器对总不确定因素进行观测和补偿,削弱了抖振现象。仿真验证了所采用的控制策略提高了位置跟踪精度,同时具有快速收敛性和较强的抗扰性。     

基于LuGre摩擦模型与自抗扰技术的调速伺服系统复合控制策略

为了提高调速伺服系统的跟踪性能,提出了一种基于LuGre模型的调速伺服系统自抗扰控制策略。利用LuGre摩擦模型对摩擦扰动进行辨识,并对其进行前馈补偿,在速度环和电流环分别加入一阶自抗扰控制器,对剩余扰动进行实时估计并补偿。ADRC弥补了摩擦模型的非绝对完美的问题,LuGre模型也缓解了ADRC的计算压力,互为补充,提高了性能。仿真结果表明：所提控制策略响应速度快、调节时间短、超调低,提高了系统的控制速度和精度。     

基于多采样率控制的伺服系统摩擦补偿研究

摩擦是造成伺服系统在低速、速度换向等条件下精度严重下降的强非线性因素之一。采用基于模型的摩擦补偿可以有效地预测摩擦力,并实现误差补偿。在高速、高加速度的条件下,换向时摩擦变化剧烈,且过渡时间较短,采用单采样率控制补偿器结构很难实现较好的补偿效果,因此提出一种基于多采样率的摩擦补偿器结构。该补偿器利用伺服系统多环、多采样率的结构特点和指令轨迹细化方法,在不改变系统控制器结构和稳定性的条件下,通过分离前馈补偿器和反馈控制器的采样周期,以实现更为精细的前馈摩擦补偿量计算。实验结果表明,多采样率摩擦补偿器结构能够充分利用伺服控制器的结构特点和摩擦模型的预测结果,而且避免了复杂控制器的设计过程,取得了更有效的摩擦误差补偿效果。     

考虑摩擦伺服系统的补偿算法研究

针对摩擦非线性影响伺服系统动静态性能的问题,在典型伺服系统模型中引入LuGre摩擦模型,介绍了一种应用自适应神经网络补偿摩擦的控制算法。在负载转矩未知、模型包含不确定项、系统参数时变的情况下,利用神经网络对非线性项进行逼近,同时引入自适应的思想,利用反步法设计自适应控制器在线补偿神经逼近系统的估计误差。此外,通过Lyapunov稳定定理对控制系统进行分析,证明整体系统是渐进稳定的。仿真结果表明:该补偿方法能对伺服系统中摩擦进行有效抑制,保证系统的跟踪性能,并在负载扰动和系统参数时变情况下仍具有较强的鲁棒性。     

机电伺服系统非线性摩擦自适应补偿的研究

非线性摩擦是影响机电伺服系统控制性能的主要因素,尤其是在低速、速度换向等情况下,它往往会造成系统的跟踪误差、极限环等不良反应。在分析摩擦形成机理与特性的基础上,介绍了LuGre摩擦模型,通过李雅普诺夫稳定性分析方法,设计了基于LuGre模型的非线性摩擦自适应补偿算法,在线辨识出摩擦模型参数,构造一个双闭环状态观测器来估计摩擦状态变量,降低了由于非线性摩擦给机电伺服系统带来的不良影响。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。     

空间载荷伺服控制系统低速运动摩擦补偿

为了降低运动摩擦和转矩波动对空间载荷伺服控制系统低速跟踪精度的影响,提出了基于简化LuGre摩擦模型和干扰观测器的摩擦误差补偿方法。为了减少伺服控制系统运算量,详细分析了适用于低速运行环境的LuGre摩擦理论;建立了简化的LuGre摩擦理论模型;设计了速度环干扰观测器;实现了由于低速运动摩擦影响空间载荷伺服系统跟踪精度补偿。通过Matlab/Simulink仿真,与传统的PID控制方法相比,该方法在正弦波作为输入信号时,可以消除伺服系统的低速爬行和抑制闭环速度扰动;在0.5°/s阶跃信号作为输入时,其跟踪误差带±0.0052°/s。     

SIMATIC S7-300在测温取样系统中的应用

阐述了测温取样系统在钢厂生产应用的重要性。重点介绍测温取样系统的电气控制主要功能，基本结构及配置。并给出系统应用实例，介绍系统的控制实现过程。该系统是PLC和变频器成功的组合运用，取得了很好的效果。     

前视红外跟踪成像消旋组件综合测控系统设计

针对前视红外跟踪成像消旋组件手工检测的不足,提出一种基于PCI总线的自动化测控方法,该方法结合手工检测的标准程序,采用旋转变压器和轴角转换器(resolver-to-digital converter,RDC)组成测角系统,直流力矩电机完成消旋功能。通过实时采集角度数据,经滤波和信号变换实时显示消旋角度。本测控系统已成功应用于某红外跟踪成像消旋组件的自动化检测。本系统设计合理,能够满足实际的生产需要,并具有结构化、通用化、模块化的特点。     

云广±800kV直流输电工程直流测量系统异常情况分析

根据云广±800 kV直流输电工程采用独立的直流测量系统而与其他高压直流系统的不同,介绍了直流测量系统的工作原理及TDM总线选择方式,单极的2套极控、组控系统以及2套极保护、阀组保护分别与2套极测量系统、阀组测量系统交叉冗余接线。分析了穗东换流站先后发生两起因TMD总线不能正常切换造成保护系统动作异常的事故的原因,并就此提出了相关的改进建议。     

基于注入变频信号法的经消弧线圈接地系统控制与保护新方法

提出基于注入信号法的控制与保护新方法采用注入零序恒流信号,测量系统谐振频率,计算电容电流,进行消弧线圈自动调谐;采用测量零序信号电压,计算接地电阻,进行高阻接地故障辨识;采用测量各出线零序信号功角,计算线路阻尼率,进行故障选线。该方法不受系统运行的影响,易实现就地保护控制,精度高、抗干扰能力强。样机已通过动模实验,其中消弧线圈自动调整系统已形成产品,在现场运行多年,效果良好。     

高压开关柜微机测控系统

介绍了一个适用于35kV和10kV系统开关柜的微机测控系统,它能针对不同的开关柜实施测量、保护、监控、显示、通信,并对运行的实时信息进行记录、故障录波和测距。介绍了该系统的硬件结构及测量和保护采用的算法。对算法误差作了分析讨论,并针对具体误差采取了不同的对策。实验数据图表表明,采用文中所述各种对策后,精度得到了保证。     

翼型风量测量装置的理论与实验研究

阐述了现代锅炉风道系统特点及实现电厂自动调节 ,对风量测量装置性能、结构的要求。从理论上对翼型风量测量装置的中心元件———翼型进行了深入的研究。同时 ,利用模化试验对翼型风量测量装置进行了试验研究 ,对理论研究结果进行了修正和补充。最后从理论及实验研究结果中得出结论 :平板式翼型风量测量装置最完美地满足了锅炉风道系统及实现电厂自动调节对风量测量装置的要求。     

大连某电厂一次风量测量装置的选型设计

在火力发电厂锅炉燃烧系统中,一次风系统是保证煤粉输送和锅炉燃烧的重要系统,因此选用能够长期准确、稳定测量一次风量的风量测量装置成为火力发电厂自动控制系统投入的一项重要保证。本文通过对目前常用的几种一次风量测量装置进行分析,找出一种防堵塞、自清灰、免维护风量测量装置,并在实践中得到证明,值得推广应用。     

基于8098单片机的微机数字测频及显示系统

从提高水电站频率测量系统可靠性的角度出发,本文介绍了一种以8098单片机为控制芯片构成的高可靠、高精度微机数字测频及显示系统,给出了该系统的硬件电路图,并简要介绍了其工作原理和设计思想,为设计高可靠性的频率测量系统提供了可供参考的系统模式。     

动态确定输电线路输送容量

开发出一种利用实际气象条件和对线路参数进行实时监测来动态确定线路输送容量的监测系统,它由多个装设在耐张输电线路杆塔上的数据采集终端和设在调度中心的一个监控管理平台构成,通过公用移动通信网分组无线电业务（GPRS）/全球移动通信系统（GSM）来完成数据采集终端与监控管理平台之间的数据传输。监控管理平台通过以太网同监控与数据采集（SCADA）系统接口实现数据交换,实现系统与调度系统软件的结合,利用专家系统对输电线路的状态进行预警分析。在硬件和软件2个方面采取相应的措施,解决了抗干扰问题。建议以电力系统安全运行的监测与稳控技术为该系统提高输电线容量提供安全保障。     

基于多传感器信息融合技术的球磨机料位测控系统

提出了一种基于多传感器信息融合技术的球磨机料位测控系统.在机理模型分析的基础上,研究了球磨机料位与过程参数之间的关系.研究了信息融合中传感器的选取和数据采集,开发了由数据采集器-数据通信器-PC机3层结构组成的球磨机筒体振动信号采集装置,并基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法提出了料位信息融合软测量方法.提出了基于料位检测的球磨机负荷模糊控制算法.实验结果表明,该测控系统能够有效地实现料位检测与优化控制.