基于电液力伺服系统的液压阀控缸自抗扰控制研究

现有传统电液阀控缸系统非线性、抗扰动、鲁棒性差等特点,该文以液压阀控缸系统为研究对象,采用电液力伺服控制技术,提出了一种基于自抗扰(ADRC)的电液力伺服阀控缸伺服控制研究。首先,介绍传统非对称阀控缸系统组成和控制原理,建立其数学模型;然后设计电液阀控缸力控制算法原理,并设计了ADRC控制器;最后,以单个液压阀控非对称缸为实验对象,搭建实验平台,分别以阶跃信号、正弦信号、以及外界扰动信号对提出的算法进行了相关实验,实验结果验证了该文设计的基于自抗扰(ADRC)的电液力伺服阀控缸伺服控制算法的合理性和有效性,提高了系统控制精度和抗扰动能力。     

基于复合控制的永磁同步电机伺服系统设计

由于传统的三环控制方法已不能满足伺服系统快速响应和高精度的要求,提出一种微分前馈和位置环带微分项的负反馈相结合的复合控制策略。针对负载扰动问题,设计带状态反馈误差微分项的负载转矩观测器。实验与仿真表明：该控制策略的跟踪精度更高,响应速度更快,抗负载能力更强。     

三阶线性自抗扰控制器的液压伺服流量控制

针对阀控液压马达系统受非线性复杂扰动导致流量输出不稳定的问题,提出一种基于三阶线性自抗扰控制器(LADRC)的液压伺服流量控制方法。基于高阶LADRC理论,提出将ADRC应用于非线性的液压伺服系统控制,分析并验证了跟踪微分器的跟踪误差前馈增益具有抑制系统超调的作用。采用跟踪误差前馈与扩张状态观测器扰动反馈相分离的办法,提出一种针对复杂非线性三阶被控系统的改进的三阶LADRC算法。最后验证了该算法对一类大范围复杂不确定性液压伺服系统具有较PID更强的扰动抑制能力。     

宏微并联机器人系统自适应交互PID监督控制

500m口径球面射电望远镜(Five hundred meter aperture spherical radio telescope,FAST)的馈源支撑与指向跟踪机构由宏微并联机器人系统构成,大跨度柔索驱动的宏并联机器人保证系统的大工作空间,精密电动缸驱动的Stewart平台作为微并联机器人保证系统的末端精度并扩展其伺服带宽。为了降低宏并联机器人的柔性对末端定位精度的影响,提出基于并联机构学原理的三维机动目标解耦跟踪预测算法,对馈源舱的运动进行跟踪预测。引入自适应交互算法解决PID参数的实时调整,设计自适应交互PID监督控制器,根据馈源舱的预测运动和馈源平台的目标轨迹产生电动缸规划级控制量。此外,在电动缸执行级采用带前馈的数字伺服滤波器实现电动缸的高精度轨迹跟踪。FAST50m缩尺模型试验表明,结合解耦预测算法对馈源舱的运动预测,自适应交互PID监督控制器效果良好,能够确保宏微并联机器人系统在以期望的跟踪速度运行时,获得完全满足控制要求的定位精度和指向精度。     

多轴位置伺服相邻耦合滑模控制

针对多电机同步控制中传统环形耦合PID控制存在抗扰动性不强、扰动下同步误差较大等问题,提出了一种带前馈控制的滑模变结构多电机相邻耦合控制策略,建立了3台永磁同步电动机同步控制仿真模型,通过Lyapunov稳定性理论证明了滑模控制算法的稳定性,并进行了交变负载、突变负载实验。仿真分析和实验结果表明,该控制策略相比传统环形耦合PID控制、相邻耦合PID控制具有更高的同步精度和更好的抗扰动性能。     

PI Ziegler-Nichols预测控制在机器人位置伺服控制中的应用

针对机器人姿态变换时伺服电机位置控制中惯量和负载转矩的变化,提出了一种PI Ziegler-Nichols预测并行控制策略。设计了PI Ziegler-Nichols控制器与预测控制器,PI Ziegler-Nichols控制可对传统PI控制器的比例、积分系数进行在线调整,抑制了参数变化和负载扰动,预测控制在误差较大时能够提高收敛速度并具有较好的跟踪能力。仿真结果表明,并行控制策略具有较好的稳定性和动态跟踪精度,当系统参量产生变化时,PI Ziegler-Nichols预测控制器可自适应调整,在机器人伺服系统中可实现较好的位置控制精度和较快的响应速度。     

基于二次型性能指标的PMLSM单神经元自适应PID控制

为了满足数控机床用永磁直线同步电动机(PMLSM)位置伺服和速度控制的性能要求,抑制参数摄动和负载扰动等不确定因素对伺服单元的影响,在建立PMLSM数学模型的基础上,引入二次型性能指标,设计了单神经元自适应PID速度控制器.仿真结果表明,对于永磁直线同步电动机,采用该控制器获得的跟踪精度、响应速度和自适应性等方面具有明显的改善.     

高精度数控机床直线电机的改进型自抗扰控制研究

针对高精度数控机床伺服系统中,直线电机对扰动量高度敏感而影响系统稳态特性和控制精度的问题,提出了一种改进型永磁同步直线电机(PMLSM)自抗扰控制(ADRC)策略。将新型非线性函数引入扩张状态观测器,克服了传统型ADRC扩张状态观测器中非线性函数的不平滑性,并对系统总扰动进行了估算,并给予实时动态补偿;采用比例微分器代替非线性反馈控制规律,降低了系统参数调节的难度;利用Matlab对基于改进型ADRC控制策略的PMLSM调速控制系统进行了仿真,针对系统的空载启动响应特性和突加负载扰动对系统稳态性能的影响进行了测试。研究结果表明:与传统型ADRC控制策略相比,改进型ADRC控制策略具有更好的负载扰动抑制力和更小的超调量;系统控制精度得到提升。     

高速进给的自适应滑模控制器设计

数控技术的发展要求伺服进给系统具有高带宽、强的扰动抑制能力和鲁棒性,以取得高精度的轨迹跟踪性能.设计了一种具有鲁棒性的自适应滑模控制器,利用一阶共振陷波滤波器抑制系统的共振,同时在控制环中加入摩擦前馈补偿,提高进给运动反向时的精度.最后通过实验和仿真比较了各种控制策略的优劣,验证了提出的带有摩擦力前馈补偿和陷波滤波器的滑模控制策略不仅可以获得高精度的加工轨迹,而且具有良好的抗干扰性和鲁棒性.     

基于自抗扰控制的自动泊车路径跟踪

建立了基于电动助力转向系统的自动泊车系统动力学模型,考虑汽车动力学约束及泊车防碰撞约束,基于两段弧规划路径,使用反正切函数来拟合路径;应用非时间参考的路径跟踪控制策略生成目标转角,采用自抗扰控制（ADRC）方法进行转角跟踪,并通过硬件在环试验进行验证。结果表明,反正切函数拟合的路径曲率连续无突变,非时间参考的路径跟踪效果较好;所提出的ADRC转角跟踪算法比PID控制具有更高的泊车精度和响应速度。