直接驱动数控转台的QFT-H∞控制

直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统的参数不确定性和负载扰动严重影响系统的伺服性能，文章采用定量反馈理论（QFT）与H∞控制理论相结合的方法设计了一个速度控制器。QFT能够实现具有大范围不确定性系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能设计要求，但需要在Nichols图上进行回路整形．作图过程十分繁琐。基于QFT，利用H∞控制理论设计控制器可省去作图过程，大大简化了设计过程。仿真结果及分析表明，所设计的QFT—H∞速度控制器使伺服系统对参数不确定性和负载扰动具有较强的抗干扰性能。     

基于LMI的H∞控制在电液负载模拟器中的应用

针对电液负载模拟器加载系统中存在的不确定性因素,通过选择适当的权函数,采用混合灵敏度的H∞方法设计并用基于线性矩阵不等式的算法求解鲁棒控制器.实验验证了该控制器在弹簧刚度发生变化时具有鲁棒性,并且结合结构不变性原理能有效抑制多余力,提高被动加载的性能.     

基于GA的直线伺服系统H∞优化控制的研究

针对永磁直线伺服系统存在的不确定性扰动,提出基于遗传算法(GA)的H∞混合灵敏度控制方法.根据永磁直线伺服系统的数学模型,对电流环采用PI控制,用根轨迹法来确定控制器的参数;以参考输入和扰动作为系统的输入向量,考虑系统对参考输入的跟踪和对扰动输入的抑制,将速度控制器设计归结为H∞混合灵敏度问题;在选择多个加权函数时,以性能指标作为相应的适应度函数,采用遗传算法选取加权函数,设计伺服系统的H∞优化控制器.对系统进行计算机仿真.仿真结果表明,用该方法设计的系统,其抑制扰动和跟踪给定信号的性能得到改善,满足高性能数控机床永磁直线伺服系统控制的要求.     

连铸结晶器液压振动系统的H∞混合灵敏度控制与仿真

连铸机结晶器振动装置可以保证在浇铸过程中板坯与结晶器壁不发生粘结以获得良好的铸坯表面质量,所以要求液压振动系统运动轨迹准确,精度高,稳定性好.本文通过建立相应的结晶器液压伺服系统的数学模型,采用H∞控制对液压系统参数摄动等的不确定性因素进行了仿真,结果表明所设计的H∞控制器具有良好的跟踪特性和对参数摄动的鲁棒性.     

基于H2/H∞控制的液压伺服系统鲁棒性设计

针对液压伺服系统中参数时变和外界干扰的特点,通过运用线性分式变换(LFT)得出系统的传递函数,运用线性矩阵不等式(LMI)处理方法,设计出基于H2/H∞控制的控制器.利用该控制器不仅可有效地抑制参数时变,而且对外界干扰的影响也有较好的抑制作用.仿真结果表明该控制器是有效的.     

复合A/C轴直接驱动伺服系统混合灵敏度l_1速度控制

复合A/C轴摆头直接驱动环形永磁力矩电机伺服系统易受负载扰动和参数不确定性的影响,使其伺服性能大大降低。文章提出采用l1控制策略设计环形永磁力矩电机速度控制器。以混合灵敏度函数的l1范数为性能指标,通过优化控制器来最小化最坏情况下干扰所引起的峰值误差使系统具有较强的抗干扰性,同时削弱模型不确定性对系统稳定性的影响。仿真结果表明,所设计的混合灵敏度l1速度控制器使复合A/C轴摆头直接驱动环形永磁力矩电机伺服系统对负载扰动及系统参数不确定性具有较强的鲁棒性。     

基于观测器的机械手伺服系统非脆弱H∞控制

针对一类不确定时滞系统,考虑系统状态的不确定性和控制器的脆弱性,在系统的状态不能直接测量得到的情况下,设计基于状态观测器的不确定时滞系统的鲁棒非脆弱H_∞控制器。将其应用于机械手伺服系统轨迹跟踪控制仿真,通过对机械手角度、角速度等状态信息的观测跟踪,验证了状态观测器的有效性和鲁棒非脆弱H_∞控制的可行性。     

基于H∞滑模控制的移动机器人轨迹跟踪研究

针对移动机器人轨迹跟踪过程中存在的诸多不确定性,利用Backstepping的思想和Lyapunov方法设计了H∞滑模控制。通过自适应模糊控制来优化滑模控制器的开关增益,从而消除滑模控制中存在的抖振现象。最后分别进行了直线、圆周、正弦三种轨迹跟踪仿真J_1实验,验证了系统的全局渐进稳定性和抗干扰性。证明了该控制算法的有效性。     

数控转台回转送进系统动态伺服刚度的H∞鲁棒控制

数控转台用环形永磁力矩电动机回转送进系统采用直接驱动技术后，对负载转矩变化更为敏感，严重影响系统的动态伺服刚度，使系统的伺服性能大大降低。采用高级PDFF控制结构与H∞鲁棒控制理论相结合的方法，将动态刚度的最大化设计问题转化为H∞鲁棒控制的最小化设计问题来设计控制器。该控制器可以有效地抑制负载扰动对数控转台伺服系统的影响，使系统具有较强的鲁棒性，并获得良好的跟踪响应，在一定程度上解决了系统抗干扰性能与快速跟随性能之间的矛盾。仿真结果表明，与传统的PDFF控制器相比，所提出的基于高级PDFF控制框架的H∞控制器提供了更高的动态伺服刚度来抑制动态扰动。     

基于H∞控制器的阀控非对称缸位置伺服系统控制

以阀控非对称缸位置伺服系统为研究对象,建立其数学模型;针对负载突变及油液弹性模量变化提出了H∞鲁棒控制方法,从频域上分析了控制器对系统动态性能和稳态性能的影响。采用AMESim和MATLAB/Simulink搭建了阀控非对称缸位置伺服系统的联合仿真模型,对不同工况下控制器的跟踪精度及抗扰能力进行仿真研究。最后,通过油缸加载实验测试平台对仿真结果进行进一步验证。结果表明：所设计的H∞控制器提高了系统的快速性和鲁棒性,相比于PID控制下系统正弦响应结果,H∞控制器的最大跟踪误差在无负载工况下降低了48.8%,在负载突变工况下降低了56.25%;同时阶跃响应时间缩短了7.5%。     

永磁环形力矩电机的离散二阶滑模控制

针对高精度五轴联动数控机床中主轴头复合A／C轴直接驱动永磁环形力矩电机伺服系统易受负载扰动和参数变化影响的特点,采用离散二阶滑模设计了位置控制器。控制律采用二阶滑模预设收敛律算法,二阶滑模将不连续控制作用于变量的高阶微分上,理论上可消除抖振。理论分析与仿真结果表明,所采用的控制策略使伺服系统具有很强的位置跟踪性能,而且对负载干扰和参数变化等不确定性具有很强的鲁棒性,同时削弱了抖振。     

基于PDFF的直线电机驱动XY平台H∞交叉耦合控制

XY平台直线伺服系统中,负载扰动、机械惯性及双轴响应速度不匹配会影响轮廓加工精度,为此提出了一种将PDFF及H∞交叉耦合控制相结合的控制策略.单轴速度控制器采用兼顾快速性和鲁棒性的PDFF控制,间接减小轮廓误差.并在X、Y轴间引入交叉耦合控制,将基于PDFF的XY平台交叉耦合控制框架等效为一反馈系统,采用H∞次优方法设计交叉耦合控制器,直接减小轮廓误差.仿真结果表明该控制方案可增强系统的鲁棒性,提高系统的快速性和轮廓加工精度.     

助航灯具干冰清洗多目标参数混合优化

目的 采用干冰清洗技术对助航灯具进行自动清洗,并对清洗参数进行多目标混合优化。方法 以清洁度为评价指标,使用单一变量控制法进行试验,分析清洗工艺参数影响力,获得清洗距离、角度、流量、时间等参数的最佳范围。提出以提高清洁度,节约清洗原料,降低发光口磨损度,提升清洗效率为目标,构建多目标参数优化模型,以清洗参数为决策变量,通过GA-SA混合算法求解优化参数。最后,对设定权重下的子目标优化结果进行试验验证。结果 在仅考虑清洁度这一目标时,试验结果表明,清洗距离范围为8.5～12 cm,清洗角度范围为70°～83°,清洗流量范围为0.6 L/min及以上,清洗时间范围为2 s及以上。通过求解多目标优化模型,获得清洗工艺参数组合,距离为10.801 7 cm,角度为77.459 5°,流量为0.630 1 L/min,时间为2.207 0 s。结论 相较于传统助航灯具清洗方式,干冰清洗多目标参数混合优化获得的工艺参数组合在保证清洁度的前提下,可以实现同时使节约清洗原料、降低发光口磨损度、提升清洗效率达到理想效果的最优解,解决了人工手动清洗费时、耗力、成本高等问题。     

基于多目标驱动优化的平面磨床床身结构设计

基于多目标驱动优化理论,解决某型号数控磨床床身筋板厚度的最优取值问题。通过使用Pro/E三维软件建立该磨床床身三维模型,并结合ANSYS Workbench软件多目标驱动优化程序对筋板厚度进行自动优化设计。在设计中,综合考虑了床身的质量、等效应力以及一阶共振频率,将以上因素作为设计优化筋板厚度的重要参照。通过ANSYS Workbench软件自动优化,得到了满足设计要求下的最优筋板厚度。该方法提高了设计效率,降低了设计成本。     

基于H∞反馈的直接驱动XY平台切向轮廓控制设计

为了提高XY平台的轮廓加工精度,在分析系统轮廓误差的基础上,提出将H∞速度反馈控制器和切向-轮廓控制器(TCC)相结合的控制策略.在速度环内采用H∞鲁棒控制理论设计反馈控制器,在具有模型摄动及外部干扰的情况下,保证了闭环系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,TCC使得XY平台之间的耦合作用消除,且轮廓控制器设计变得更加直接和简单.单轴系统采用IP(积分-比例)控制与速度前馈控制相结合的复合控制器.仿真结果表明所设计控制系统在保证具有较好的跟踪性能、鲁棒性能的同时轮廓精度大大提高.     

电火花线切割加工工艺参数的多目标优化

运用多目标优化方法研究确定电火花线切割加工工艺参数 ,建立了多目标优化的数学模型 ,对其求解方法进行了探讨 ,并给出了一个应用实例     

基于双刀车削工艺的加工参数多目标优化

为解决LF2铝合金挡片零件车削加工变形量大和表面质量差的问题,提出双刀车削加工工艺。通过理论分析,得出加工参数是控制双刀车削加工结果的关键因素;利用拉丁超立方体法设计试验方案,通过对试验结果进行趋势分析和统计分析,探究加工参数对加工结果的影响规律;基于响应面法建立单目标预测模型,利用JMP软件的等高线刻画器模块对加工参数进行多目标优化求解,并对优化结果进行实际加工验证。结果表明：采用满足多目标优化的双刀车削加工参数,可精准控制LF2铝合金挡片零件加工变形量和表面粗糙度;所提方案具有良好的实际工程应用价值。     

基于NSGA Ⅱ算法的高速铣削参数多目标优化

采用正交试验法对3Cr2Mo模具钢进行高速铣削试验,建立了刀具磨损和表面粗糙度的预测模型。在此基础上,以生产效率最大、生产成本最小为目标建立优化模型,使用Matlab中以NSGA-Ⅱ算法为理论基础的多目标优化方法对其求解,得到了较优铣削参数。     

SiCp/Al复合材料电火花加工多目标参数优化

针对SiC_p/Al复合材料电火花加工设计了工艺试验,并从复合材料的蚀除特性角度分析了峰值电流、开路电压、脉冲宽度对加工速度和表面粗糙度的影响,最后利用多目标遗传算法获得了加工电参数的最佳组合。结果表明：峰值电流、开路电压对加工速度的提升影响较大,而峰值电流对表面粗糙度的影响最显著;以多目标遗传算法获得的最优加工参数进行工艺试验,预测值与试验值误差小于10%,验证了模型的有效性。     

挤压切削加工工艺参数的多目标优化

高速重载制动盘表面需要具有高抗疲劳性能和接触强度,且摩擦接触时提供较大的摩擦力。为实现以上性能,提出采用挤压切削工艺对制动盘表面进行加工的方法,以获得高质量的接触表面。基于挤压切削原理,建立挤压切削力学模型。以制动盘常用材料Q345B作为试验材料,考虑切削速度、切削深度、刀具前角、刀具后角、刃口圆弧半径5个因素,以表面粗糙度、残余应力、显微硬度为评价指标进行正交试验。采用信噪比法和灰色关联度法进行多目标参数优化,获得了制动性能好、使用寿命长的制动盘表面。