基于开环补偿与鲁棒控制的电液位置伺服加载系统研究

电液伺服加载系统往往存在大范围负载扰动和非线性干扰问题,采用传统PID控制策略一般难以解决,针对这一问题,为有效提高位置伺服的动态品质和稳态精度,提出了一种基于开环补偿与鲁棒控制的电液位置伺服加载系统.首先,介绍了一种电液伺服加载试验台系统的结构组成和数学模型;然后,阐述了扰动抑制的非线性开环补偿方法,分析了基于期望轨...     

改善轧机电液伺服压下系统响应性能研究

针对轧机电液伺服压下系统对控制响应性能要求高的问题,提出了采用最优控制提高系统响应性能的方法。建立轧机电液伺服压下系统的数学模型,分析了其参数特性。分别设计PID控制和最优控制策略,并反复试验使控制参数达到最优。结果表明:两种控制都使系统的控制性能显著提高,但最优控制使系统的动态性能更优。本研究为轧机电液伺服压下系统的性能优化提供了理论依据。     

基于阀控非对称伺服缸的半主动升沉补偿研究

深海有缆水下机器人在恶劣海况下作业时,常配备相应的升沉补偿系统以提高水下机器人释放和回收作业的安全性。重点研究了基于阀控非对称伺服缸的半主动升沉补偿方式,介绍了与实际系统相似的半主动升沉补偿模型系统,并阐述了系统的功能组成和工作原理。考虑了弹性负载的影响,建立了由伺服放大器、阀控非对称缸和弹簧负载模型等构成的电液位置伺服系统的传递函数模型。在此基础上,根据阀控非对称缸的输入电压与活塞输出速度之间的非线性关系,设计了分段前馈控制器,以提高系统的动态响应性能。最后进行了半主动升沉补偿性能试验,结果证明了所研究的半主动升沉补偿方式的有效性。     

AGC系统负载变化补偿的自适应控制

针对轧机厚度自动控制(Automatic Gauge Control,简称AGC)系统的负载在轧制过程中的时变特性,运用了负载变化补偿自适应控制策略.并采用MATLAB软件的SIMULINK模块对2030系列轧机的AGC系统进行动态特性仿真分析,将传统的电液伺服反馈控制与新设计系统做比较,仿真研究结果表明,设计的自适应AGC系统负载变化时响应更快,且具有更好的动态调节性能.     

高频响电液伺服比例阀在轧机液压系统中应用的研究

该文对当前高频响电液伺服比例阀的发展进行了研究,并针对目前多辊轧机主压下装置液压伺服系统广泛采用的“喷嘴-挡板”式电液伺服阀作为伺服控制单元出现的抗污染能力差,易“卡死”,维护成本高,系统整体运行的可靠性差等问题,进行了分析研究。提出了采用抗污染能力强,运行可靠度高的“高频响电液伺服比例阀”替代“喷嘴-挡板”式电液伺服阀的可能性。并对由“电液伺服比例阀”做为控制单元,组成的压下装置位置闭环伺服系统进行了数学建模,基于MATLAB\Simulink基础上的仿真与动态特性分析,获得了可行性结论。 该项研究对今后板带材轧机压下自动厚度控制系统的设计或改造中采用电液伺服比例阀替代“喷嘴-挡板”电液伺服阀做为控制单元提供了设计依据。对探寻提高轧机整体运行的可靠性和降低运行维护成本具有一定的现实意义。     

十二辊可逆式冷轧机主压下装置液压伺服系统可靠性研究

该文对多辊可逆式冷轧机主压下装置液压伺服系统进行了分析研究。针对目前采用的"喷嘴-挡板"式电液伺服阀作为伺服控制单元出现的抗污染能力差,易"卡死",对维护要求高,系统整体运行的可靠性受到制约等问题,提出了采用抗污染能力强,运行可靠度高的"射流管"式电液伺服阀替代"喷嘴-挡板"式电液伺服阀的可能性。并对"射流管"式电液伺服阀做为控制单元的压下装置液压位置伺服系统进行了数学建模、基于MATLAB/Simulink基础上的仿真与动态特性分析,获得了可行性结论。该项研究对今后板带材轧机压下自动厚度控制系统的设计或改造中采用"射流管"式电液伺服阀做为控制单元,提高整机系统维护性和可靠性,提供了设计依据。     

减摇鳍电液负载仿真台前馈补偿解耦控制研究

针对减摇鳍电液负载仿真台加载系统和减摇鳍驱动系统之间的耦合，设计了前馈补偿解耦控制器，以消除多余力。仿真结果表明，该方法对于消除多余力具有较好的效果，能满足系统加载的要求。在考虑伺服阀的动态特性时，该方法比采用结构不变性补偿原理的方法具有更好的补偿效果。     

电液伺服闭式泵控系统位置前馈补偿控制研究

以电液伺服闭式泵控系统为研究对象,提高其位置控制精度及响应速度为目标,提出电液伺服闭式泵控系统位置前馈补偿控制算法。首先,对电液伺服闭式泵控系统数学模型进行推导,得出位置控制系统传递函数;其次,推导位置控制前馈补偿控制器,该控制器可依据系统运动轨迹变化实时补偿定量泵转速,实现系统高精度位置输出;最后,在电液伺服闭式泵控实验平台上,对系统的位置控制性能进行试验研究并给出定量分析。实验结果表明：前馈补偿控制器可大幅提高系统位置控制性能。研究成果将为电液伺服闭式泵控系统高精度位置控制奠定基础,对泵控技术的工程推广具有积极的意义。     

转向器综合试验台加载系统多余力抑制研究

阐述了汽车转向器综合试验台系统多余力产生的原因。构建了试验台的物理模型,依据试验台负载加载系统的液压控制原理,建立了以伺服放大器、电液伺服阀、伺服缸、力传感器等的系统数学模型;采用结果不变性原理设置前馈补偿器的方法消除负载加载系统中所产生的多余力,將补偿前后的数学模型在Matlab中进行时域和频域的仿真和对比分析,加入前馈补偿后系统满足性能指标;实际采样力曲线实验结果对比说明多余力有效地得到抑制。     

电液位置速度复合伺服系统控制策略

在电液伺服控制系统的许多实际应用场合,如塑料注塑机、压力机等成型机械,不仅要求较高的位置控制精度,还要求能够控制执行器运动过程的速度,以减小冲击,提高产品质量和生产效率.针对电液伺服系统速度/位置复合控制的要求,考虑力负载对位置控制精度的影响,提出带负载力补偿的速度前馈和位置反馈复合控制策略.导出速度前馈控制量计算模型,该模型能够反映实际负载大小和给定速度的要求;设计位移和速度给定信号发生器,实现了速度前馈控制和位置反馈控制的无扰切换;采用试验和数据拟合的方法,得出负载力补偿量计算公式.仿真和试验研究表明,采用所提出的控制策略,实现了速度和位置的同时控制,在不同负载下,对于不同的期望速度,不需要调节控制器参数,无论正向还是反向运行,都可以获得较好的控制性能.     

基于惯量辨识的前馈控制算法研究

为了提高伺服控制系统的动态性能,通过研究速度和加速度前馈控制策略与基于模型参考自适应的惯量辨识方法,采用基于负载转动惯量确定加速度前馈系数的运动控制策略。分析了该方法在运动控制策略中的物理学原理,研究了前馈系数与转动惯量的内在联系。仿真结果表明该方法能有效提高伺服运动系统的响应速度与控制精度。     

电液伺服加载系统多余力分析

液压缸位置控制广泛应用于各类液压控制系统中,常采用电液伺服加载系统模拟其运动过程中的真实负载。该文首先建立电液比例位置控制和电液伺服加载系统的数学模型;然后对加载过程中产生的多余力进行分析,找出影响多余力的相关因素;最后采用"PID+速度前馈补偿"来改善加载系统的综合性能。     

基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机控制

针对永磁同步电动机(PMSM)的负载扰动问题,提出了一种基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机前馈控制方法。通过设计降阶负载观测器来实时观测电机负载转矩变化,并将观测值作为电流前馈补偿来增加系统鲁棒性;考虑到转动惯量对观测器的影响,引入了梯度校正参数估计法,对电机的转动惯量进行了实时辨识;最后,将负载转矩观测与永磁同步电机的矢量控制相结合,对永磁同步电机的q轴分量进行了转矩前馈补偿以提升系统的动态性能。仿真结果表明,采用梯度校正参数估算法能快速准确地迭代计算永磁同步电机的转动惯量,所设计的降阶负载扰动观测器能有效地估计转矩变化。研究结果表明,基于降阶负载转矩观测器的前馈补偿与永磁同步电机矢量控制相结合,能有效地提升永磁同步电动机转速控制的鲁棒性。     

基于死区补偿的电液位置伺服系统自抗扰控制

针对电液位置伺服控制系统的比例阀死区、参数不确定及外部未知扰动等问题,设计了由自抗扰控制器与死区逆补偿构成的串联控制器。首先基于实验辨识构造死区逆模型对死区进行预补偿,然后根据系统特性设计了一阶自抗扰控制器,构造改进的扩张状态观测器对“总扰动”进行实时估计,并通过非线性控制律给予主动补偿。联合仿真与试验结果表明,所提出的串联控制器有效地补偿了比例阀死区,提高了系统动态性能和位置跟踪精度。     

基于AMESim和Simulink联合仿真的轧机压下系统分析

为实现轧机液压压下系统的电液一体化虚拟样机设计,提出基于Simulink与AMESim联合仿真技术的建模与仿真方案,根据轧机各辊之间的作用关系,建立了基于AMESim的轧机液压压下系统的质量弹簧模型和液压位置伺服系统模型,用MATLAB/Simulink建立了基于积分分离的PI反馈控制系统模型,最终构建了轧机压下系统联合仿真模型。在Simulink平台设计了干扰观测器抑制噪声方法,通过联合仿真分析,有效抑制了外部干扰噪声造成的不稳定性,提高了控制精度。联合仿真研究表明,干扰观测器能够抑制干扰噪声影响,该虚拟样机可应用于轧机压下系统分析。     

轧机液压压下电液伺服控制系统设计

轧机液压压下系统是具有高技术装备的高性能、大功率电液伺服控制系统。该文就轧机液压压下控制系统的总体结构设计、液压系统设计、Level Ⅰ与LevelⅡ控制系统设计等基本问题进行了阐述。     

考虑负载扰动的电液转向系统控制研究

针对农机的电液伺服转向系统,为了克服转向力对系统的影响,提高在各种路况下的跟踪精度,设计了一种基于负载力观测器的前馈和最优状态反馈控制复合控制策略。先采用Luenberger观测器对负载力进行在线估计,然后用线性二次型调节器（LQR）得到系统线性最优反馈控制律,最后把观测到的负载力前馈到系统输入来消除负载力的影响,提高伺服系统精度。仿真和试验结果表明,所设计的负载力观测器能迅速地跟踪实际值,基于观测器的前馈和最优状态反馈复合控制策略具有较高的跟踪精度和抗负载干扰能力。     

轧机液压厚度自动控制系统试验技术及设备研究

文章阐述了液压AGC的试验与诊断技术所存在的主要技术问题及研制的重要性，提出了现场原型轧机液压AGC动态负载测试、双方向全行程轧机AGC液压缸摩擦力特性的测试、电液伺服阀流量的宽量程及高精度测试、大电流伺服阀和多级电反馈伺服阀测试等技术策略，介绍了所开发的液压虚拟仪器平台软件及液压AGC的CAT系统。     

带补偿因子的双模糊控制在电液伺服阀控非对称缸系统上的应用研究

为解决电液伺服阀控非对称缸系统在进行对称运动时由于液压缸的非对称性带来的控制非对称问题,提出一种含补偿因子的双模糊控制算法。以电液伺服阀控非对称缸系统为对象,针对非对称液压缸在两个运动方向上动态特性的非对称性问题,采用含补偿因子的模糊控制器进行补偿。同时,针对负载力大范围变化的特点,采用模糊PID控制算法来适应负载的变化。模糊PID控制器及含补偿因子的模糊控制器以经过跟踪微分器处理的误差及误差的微分作为输入,模糊PID控制器输出为PID控制器各项系数,含补偿因子的模糊控制器输出为补偿因子,结合模糊PID控制器,形成有效解决非对称液压缸非对称性问题的控制方法。仿真和试验结果表明,提出的控制方法能够有效解决电液伺服阀控非对称缸系统的控制非对称性问题,并拥有良好的控制效果。     

天然气内燃发电机组频率前馈补偿模糊PID控制

提出了天然气内燃发电机组频率采用模糊前馈补偿和模糊PID反馈协调控制的方法,并设计了控制器。模糊前馈补偿控制跟踪负荷变化并对负载扰动做出快速反应,反馈控制中大偏差采用模糊决策,小偏差采用PID控制。试验结果表明,前馈补偿模糊PID频率控制有较好的动态和静态性能,具有有效性和可行性。