电动伺服舵机系统中的迭代学习控制

电动伺服舵机控制系统采用全数字三环控制策略,分别为位置环、速度环和电流环;作为内环的电流环,应具有良好的稳态和动态特性,其输出电流要求快速准确地跟踪给定电流,以保证舵机控制系统高性能位置伺服的要求;在传统的增量式积分分离PI控制算法的基础上,引入-D型迭代学习控制前馈环节,提高了电流跟踪的快速性和跟踪精度,建立了系统的数学模型并在MATLAB上进行了系统仿真;仿真结果表明,引入D型迭代学习控制后,电流环的稳态和动态特性良好,保证了输出电流跟踪的快速性、精确性.     

红外成像导引头随动系统建模及仿真

目前红外成像制导武器的随动系统均采用单通道双环（速度环、位置环）结构,对结构虽简单可靠,但也影响了随动系统的响应速度和导弹的跟踪性能,为分析论证成像导引头随动系统采用单通道三环控制的可行性及优越性,建立了单通道三环（电流环、速度环、位置环）控制的随动系统模型,对单通道三环和单通道双环两种模型的时域性能进行了仿真研究,仿真结果表明单通道三环模型与双环模型在稳态误差相同的情况下,前者的动态性能更好,意味着采用单通道三环的成像导引头随动系统会有更快的响应速度。通过分析和建模为成像导引头实现单通道三环嵌套随动系统工程化提供了理论支持。     

基于DSP和CPLD的电动静液作动器双余度控制器设计

以DSP和CPLD为控制核心为电动静液作动器设计了双余度控制器,并且对控制器的总体结构和各子模块进行了详细的介绍。同时设计了系统的控制算法,采用位置环、速度环和电流环三环控制来满足系统的性能要求,并通过试验进行了验证。     

直流无刷电机位置跟踪伺服系统设计与仿真

为了设计高精度的直流无刷电机伺服控制系统,性能优良的位置跟踪控制器是其重要保障.基于直流无刷电机的工作原理.运用Matlab模糊工具箱建立其自动位置跟踪控制系统的计算机仿真模型,系统的电流和速度环采用Pl控制,结合PID控制和模糊控制设计了系统位置环的模糊PID控制器.数字仿真结果表明,模糊PID控制的动静态特性优于传统单一的PID控制,对设计性能优良的直流无刷电机控制器具有借鉴意义.     

伺服电机的预测控制与比例-积分-微分控制

为完成伺服电机平稳而快速的控制,根据预测控制方法中动态矩阵控制原理,提出了基于动态矩阵的预测控制和比例-积分-微分(PID)控制的伺服电机的控制方案。分析了交/直流伺服电机三环控制的统一模型,用预测控制器设计了伺服电机的电流环,提出了利用上升时间和稳态值确定电流环等效惯性环节的方法,最后用PID控制器设计了速度环和位置环。计算和仿真结果表明,电流环的等效惯性环节时间常数与-ln(0.368)成反比,该预测控制和PID混合控制可以很好地实现伺服电机平稳快速的运行。     

带摩擦的光电跟踪转台控制技术研究

转台精度直接影响整个光电跟踪系统的跟踪精度.以光电跟踪系统的方位轴为例,采用电流环、速度环、位置环三环控制算法实现控制.介绍了三环控制算法的分析与设计方法,并针对实际工程中出现的非线性摩擦力矩影响跟踪精度的问题,采用前馈补偿的方法提高精度,并给出了仿真实验结果.     

基于80C196MC的天线伺服系统的设计与实现

介绍了一种天线伺服系统的设计与实现方法。分析比较了各种交流伺服系统,对系统驱动方案进行了研究与设计,提出了永磁同步电机作为驱动机构的伺服电机。为了确保驱动系统的高精度和高稳定度运行,系统采用绝对位置光电编码器作为位置反馈,并设计了位置、速度、电流三环控制,控制软件采用面向对象的程序设计方法,将消息驱动机制应用于软件的设计和开发之中,完成了以80C196MC为核心的控制系统硬件设计和软件设计与调试。系统进行了一系列严格的实验,大量实验数据表明,该系统方案合理、可行。     

基于模糊控制策略的PMSM随动系统设计及仿真

在建立了永磁同步电机矢量控制的数学模型基础上,确定了随动系统的电流环、速度环、位置环三闭环控制方案。其中电流环和速度环采用经典PID控制,由于位置环关系到系统的稳定和高性能运行,因而是本系统设计的关键,采用模糊控制器来实现。在MATLAB/Simulink环境下的仿真结果表明,本文提出的控制策略在处理非线性和外部干扰时优于传统PID控制。     

单片机控制的全数字锁相直流调速系统

文章阐述了在直流电动机速度控制中数字锁相原理的应用及以８０３１单片机为基础构成的全数字锁相调速系统的实现。提出并实现了三闭环（相位环，速度环，电流环）的变结构控制方案，还利用单片机实现了转速频率给定、晶闸管触发、三闭环ＰＩ算法、数字Ｍ／Ｔ测速及速度实时显示等功能。     

加速度计标定用三轴摇摆台控制系统仿真与试验研究

针对加速度计测量对三轴摇摆台高精度要求,提出一种对其控制进行系统联合仿真的方法,并给出试验结果。在给出摇摆台数学模型的基础上,设计了摇摆台位置—速度—电流反馈的三环控制结构,并给出了利用ADAMS和Matlab协同仿真的控制结构图。仿真和试验结果表明：转台的转矩幅值波动小,位置信号的跟踪性能完全满足指标要求,可以实现加速度计的精确标定。     

基于准连续高阶滑模的可重复使用运载器再入姿态控制

针对可重复使用运载器再入段的姿态控制问题,提出一种基于准连续高阶滑模的控制方法。将姿态控制系统分为两个回路,分别为角度控制回路与角速度控制回路。角度回路作为外回路产生角速度指令,角速度回路作为内回路跟踪外回路产生的角速度控制指令。为了提高系统的鲁棒性,对两个回路分别设计滑模控制器。外回路中设计基于低通滤波的终端滑模控制方法,以获得平滑的控制量作为角速度指令。内回路设计增加系统相对阶的准连续高阶滑模方法,使控制律中不直接含有符号函数项,保证系统稳定的同时减弱控制器抖振。在具有外界干扰与参数不确定的情况下,使用本文提出的方法进行仿真试验,仿真结果证明了所提出方法的有效性。     

一种可载人行走的双轮机器人

研制了一种具有动平衡和载人行走能力的双轮机器人样机．介绍了机器人的工作原理和机构组成,分 析了机器人的动态行走特性,设计开放式控制系统,提出了由电流环、速度环和位置环组成的三回路控制策略．该 机器人具有体积小、结构紧凑、安全性高的特点．实验结果表明,该机器人具有载人行走的能力,能够有效地实现 机器人的动态平衡控制．     

Type-III closed loop control systems-Digital PID controller design

The problem of tuning digital PID controllers for type-III control loops is investigated in this work. Type-III control loops are capable of achieving perfect tracking of step, ramp and parabolic reference signals with zero steady state position, velocity and acceleration error. The proposed PID control law involves any dominant time constants of the process itself, and any parasitic dynamics introduced by both the process and the controller, i.e. time delays within the closed control system. The development of the proposed control law takes place in the frequency domain and basis of the theory is the principle of the Magnitude Optimum criterion. The final control law consists of closed form expressions which involve also the controller's sampling time T_s. The potential of the proposed theory is justified for the control of several benchmark process models throughout simulation examples. The affect of the choice of the controller's sampling time is investigated further to the step and frequency response of the control loop both for the output of the control loop and the controller's command signal.     

A Robust Controller for A 3‐DOF Flexible Robot with a Time Variant Payload

This article describes a new control scheme designed for a three degree of freedom (3‐DOF) flexible robot. The control scheme consists of two multi variable control loops. The inner loop is the motor's position control system, while the outer loop controls the robot tip's position, thus canceling vibrations which are originated by the structural flexibility of the manipulator during movement. As it will be shown, the outer control loop is robust to payload variations. The outer loop performance is based on a perfect cancelation of the inner loop dynamics. The effects of not achieving such perfect cancelation are also studied, and rules for designing a robust controller in this case are developed. Simulations assuming different payloads have been carried out with successful results for trajectory tracking. Trajectory tracking with a variable payload is also achieved.     

双轮移动机器人安全目标追踪与自动避障算法

设计了双轮移动机器人安全目标追踪算法和双回路的追踪与避障控制方案.内层控制回路是目标追踪的控制律,用来指导机器人追踪到指定目标并保持一定的安全距离,而且兼顾了机器人在运行速度上的限制和追踪的时间效率,其控制的渐近稳定性用Lyapunov函数法进行了证明.当遇到障碍物时,外层控制回路根据超声传感器的信息和阻抗控制的概念产生阻抗虚拟力,将期望目标调整到虚拟位置,使机器人能够自动转向以避开障碍物.仿真研究和实验结果证明了追踪算法的有效性和避障方法的可行性.     

Nonlinear robust sliding mode control of a quadrotor unmanned aerial vehicle based on immersion and invariance method

We present an asymptotic tracking controller for an underactuated quadrotor unmanned aerial vehicle using the sliding mode control method and immersion and invariance based adaptive control strategy in this paper. The control system is divided into two loops: the inner‐loop for the attitude control and the outer‐loop for the position. The sliding mode control technology is applied in the inner‐loop to compensate the unmatched nonlinear disturbances, and the immersion and invariance approach is chosen for the outer‐loop to address the parametric uncertainties. The asymptotic tracking of the position and the yaw motion is proven with the Lyapunov based stability analysis and LaSalle's invariance theorem. Real‐time experiment results performed on a hardware‐in‐the‐loop‐simulation testbed are presented to validate the good control performance of the proposed scheme. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于DSP的异步电机伺服控制系统

介绍了基于DSP的全数字交流伺服系统,指出了采用矢量控制技术与电流环、位置环、速度环三闭环相结合的整体控制方法.并介绍了相应的硬件系统结构与软件系统结构,对交流异步伺服系统的构建有一定指导意义.     

PID控制在倒立摆实时控制系统中的应用

针对单级倒立摆系统的单输入双输出、强非线性、强耦合的不稳定系统,提出了双回路PID控制方案。通过仿真试验研究了双回路PID多种组合控制方案的可行性,并选出最佳方案——双回路PD-PD控制方案。通过在实际单级倒立摆装置上的实时控制试验证实所提出的控制方案可以实现了对小车位置和摆杆偏角的同时闭环控制。     

液压伺服双环控制系统的在线仿真

针对过去液压伺服系统中双环独立且压力环开环工作存在的不足,提出了一种压力、位置双环协调控制的液压伺服系统且在双环自动切换时能够实现无扰切换的方法.关键技术是从液压缸引入压力反馈形成压力闭环与位置闭环形成双环控制,采用限幅饱和的方法实时比较压力和位置给定信号,进入饱和的环退出工作,退出饱和的环投入工作,这样就实现了双环无扰自动切换,且两个环始终是一个环处于饱和状态而另一个环工作,从而实现双环协调工作.通过在dSPACE实时仿真平台进行了仿真分析,说明了该方法的可行性和有效性.     

工业重载液压系统的位置伺服控制

本文以清华大学自动化系设计并制造的国内首台具有自主知识产权的HMK 1800重载轧辊荒磨机为背景,介绍其液压系统的位置伺服控制方法. 液压系统是荒磨机最关键的执行机构, 本文设计的位置伺服控制系统采用双闭环结构, 内环是活塞速度闭环, 外环是油缸位置闭环, 位置设定值通过线性插补的方式给定. 这种结构在恒位置磨削的时候可以保证位置控制精度, 在磨削臂进给的时候可以控制进给速度. 本文整定了两套PID参数以适应模型参数的变化, 并采用增量式PID从而实现控制参数的无扰动切换.