基于CMAC和PID复合控制的气动位置伺服系统研究

该文以气动机械手为例对气动位置伺服系统进行了分析。首先建立了气动位置伺服系的数学模型,分析了系统的特性,然后介绍了CMAC与PID复合控制策略的原理及其特点。对采用该控制策略的系统进行了仿真研究。通过与只采用PID控制的气动位置伺服系统的性能对比得知,基于CMAC和PID复合控制的气动位置伺服系统有更高的精确性。     

双喷嘴挡板伺服阀非线性建模及其线性化

为从理论上研究喷嘴挡板伺服阀控电液伺服系统的动静态性能,需要建立较精确的电液伺服阀数学模型。考虑伺服阀喷嘴挡板处阀口流动等非线性因素影响,分析电液伺服阀的电信号输入到阀芯位移的输出特性,建立双喷嘴挡板两级伺服阀的非线性数学模型以描绘实际系统;根据实际模型特点,采用输入/输出线性化方法中的非线性状态反馈变换获得局部线性化模型,并通过分析系统零动态稳定性,从理论上证明了线性化模型的有效性。以常规泰勒展开线性化为对象,对提出的输入/输出线性化模型的精确性进行相应的仿真和实际试验对比。结果表明,该方法所建模型更接近实际系统,具有较强的鲁棒性,可用于精确分析实现阀控液压伺服系统的动静态性能。     

基于扰动观测器的直线电机速度系统预测函数控制

针对直线电机伺服系统存在非线性、不确定性和各种扰动等特性,提出了一种基于扰动观测器和预测函数控制的复合控制方法。首先建立直线电机伺服系统的数学模型;然后设计扰动观测器对参数变化和外部干扰进行补偿,将干扰估计值反馈给预测函数控制器,建立带有干扰信息的预测模型,从而优化控制方法,提高伺服系统的控制效果。仿真结果表明,采用该复合控制方法设计的扰动观测器和预测函数控制器能够有效抑制扰动,满足系统对快速性和稳态精度的要求,系统具有较强的鲁棒性和抗干扰性,能够实现伺服系统的有效控制。     

线性自抗扰气缸位置伺服控制研究

针对气动伺服系统复杂的非线性问题,提出了一种线性自抗扰控制策略对气动伺服系统进行位置控制。利用线性自抗扰控制器不依赖于被控对象精确数学模型的特点,解决被控气动系统内外各种不确定性,设计了线性扩张状态观测器来估计和补偿系统的全部干扰,同时给出了线性状态误差反馈控制器来保证系统的闭环响应性能。证明了线性扩张状态观测器的收敛性和闭环系统的镇定性。应用线性自抗扰控制策略与PID控制策略在气缸伺服系统中进行实验、比较,实验结果表明所设计的线性自抗扰控制器具有良好的控制效果。     

航空发动机电液伺服动力驱动机构复合控制方法研究

航空发动机是飞机非常重要的动力装置，针对电液伺服动力驱动机构非线性和耦合性特征，在航空发动机电液伺服动力驱动机构系统结构基础上，对电液伺服动力驱动机构相关组件进行非线性特征分析，构建电液伺服驱动力矩最优化分配目标函数，提出了动态参数自适应调节和目标驱动力矩动态规划相结合的复合控制方法，利用航空发动机电液伺服系统硬件在环测试环境对复合控制方法进行试验验证，试验结果表明，所设计的复合控制方法能够提升系统的稳定性和可靠性。     

电液马达伺服系统积分鲁棒自适应高精度位置控制

电液马达伺服系统中存在各种类型的扰动,包括参数不确定性和不确定非线性,制约着其高精度位置控制。针对电液马达伺服系统高精度位置跟踪控制,考虑系统的黏性摩擦特性以及外干扰等建模不确定性,提出了一种基于鲁棒自适应的电液马达伺服系统高精度位置控制策略。所提出的全状态控制器通过自适应对模型不确定性进行估计及前馈补偿,提高了系统的低速伺服性能;通过自适应对未建模干扰等不确定性的上界进行估计并前馈补偿,提高了系统对外干扰的鲁棒性。所设计的闭环控制器还能保证系统获得渐近跟踪性能,对比仿真验证了其可行性。     

基于LuGre模型的气动位置伺服系统摩擦补偿控制

气动伺服系统的摩擦力/驱动之比较大,摩擦力模型复杂、受影响因素较多且存在一定的不确定性,导致精确建模比较困难;另一方面,摩擦力和气体的低刚度、弱阻尼特性相互作用导致爬行、黏滑振荡现象,严重影响了伺服系统的动态及稳态性能的提升。在综合考虑摩擦力特征、系统自身非线性、未建模动态不确定性及摩擦力和系统性能相互影响的基础上,结合LuGre摩擦模型,采用双观测器估计摩擦力模型中的部分不确定性参数,提出非线性自适应反步摩擦补偿控制方法。通过在低速和高速工况下分别进行试验验证,并与PID控制方法进行比较,结果表明非线性自适应反步摩擦补偿控制方法有效改善了起步阶段的动态滞后现象,减少了低速工况下爬行及高速工况下的黏滑振荡现象,提高系统的响应速度及跟踪精度。     

基于模糊自整定PI与重复控制的气动伺服系统研究

针对气动位置伺服控制中的低精度、低刚度等问题,提出了一种重复补偿与模糊自整定PI相结合的复合控制方案。利用模糊控制器提高系统的动态性能和鲁棒性,通过重复控制器周期性地修正输出电压,以改善系统的稳态特性,实现优势互补,使系统获得良好的稳、动态性能。通过仿真试验表明,该控制算法容易实现,且能更好地提高气动伺服定位系统的跟踪精度,具有较强的实用性。     

基于L_2性能准则的双目视觉伺服控制器设计

考虑手眼机器人双目视觉伺服控制干扰抑制问题,本文利用L2性能准则设计方法提出一种新的控制方法。针对手眼机器人双目视觉伺服系统控制对象,提出了具有L2性能的双目视觉伺服控制器,使得机械手能够渐近收敛到期望位置,使系统对于不确定性具有鲁棒性。同时,证明了系统具有全局渐近稳定性,采用的双目视觉模型无需获取视觉系统的深度信息,改善了系统的动态性能。最后,给出的仿真结果验证了所提出方法的优良性能。     

基于极点配置的直线伺服系统H∞速度控制器设计

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动伺服系统,应用内模原理,在电流环内引入一伺服补偿器,并通过极点配置和H∞控制方法设计状态反馈控制器.把系统闭环极点配置在一线性矩阵不等式(LMI)区域内,使系统具有良好的快速跟踪等动态性能;而H∞控制又使系统对负载扰动等不确定性具有较强的鲁棒性.仿真结果表明,和传统的控制方法相比,该方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性能的同时,又使系统具有良好的抗干扰性和鲁棒性.     

滑模控制在气动伺服系统中的应用

分析了气动伺服控制系统中存在的非线性摩擦特性,并设计实验台,测定低速环境下基于直缸的气动伺服系统中的摩擦特性;将其作为全局滑模控制中的外干扰,通过改变控制器结构或调整控制参数来抑制干扰,使系统在响应的全过程都具有鲁棒性。数字仿真表明：滑模变结构控制方案较PD策略具有更好的动、静态特性及对参数变化和外界干扰的鲁棒性。通过在台面球XY轨迹气动控制系统中的实验研究,验证了滑模变结构控制器具有可行性和理想的轨迹跟踪性能。     

数控位置伺服系统控制策略研究

针对高速高精度加工技术对数控位置伺服系统的控制性能提出的更高要求以及现行位置伺服控制方法存在不足的问题,提出了一种基于模糊推理的广义预测控制方法。首先采用网格搜索算法和递推最小二乘法相结合的思想对伺服控制系统的模型结构和模型参数进行辨识;然后将广义预测控制方法作为数控位置伺服系统的控制策略,运用模糊逻辑推理对反馈偏差进行非线性在线校正,克服了传统的广义预测控制对CARIMA模型进行线性控制的缺点;最后通过MATLAB仿真和施耐德十字平台实验验证了该方法具有很好的控制性能和鲁棒性。该方法为高速高精度数控机床的位置伺服控制系统提供了一种新的思路。     

基于修正LuGre模型的自适应鲁棒控制在机电伺服系统中的应用

机电位置伺服系统是典型的非线性系统,且存在诸多不确定性,使得传统方法设计的闭环控制器往往不能满足系统的高性能需求。针对动态摩擦参数和系统负载特性未知的情况,为伺服系统设计一种基于动态面滤波法的自适应鲁棒跟踪策略。构造一个非线性观测器来估计摩擦力矩,利用动态面滤波器简化控制器的设计,设计自适应鲁棒控制器以提高系统的稳态控制精度及鲁棒性。基于Lyapunov稳定性定理证明闭环系统的所有信号半全局一致有界,通过适当选择设计参数及初始化误差变量,跟踪误差可收敛到原点的一个任意小邻域内。仿真和试验结果表明,该控制器能够能有效地抑制摩擦干扰对伺服系统的不利影响,显著提高了系统的控制精度,为提高伺服系统的动态跟踪性能奠定基础。     

基于动态逆模型的电液位置伺服系统复合控制

电液位置伺服系统是典型的非线性系统,且往往存在较强的外部干扰.正是由于系统非线性及不确定性,传统方法设计的闭环控制器往往不能满足系统的高性能需求.基于系统动态逆模型设计出复合控制器,包括前馈控制器和鲁棒控制器,分别用于提高系统的控制精度及鲁棒性,给出电液位置伺服系统鲁棒控制器的一般设计方法,并针对电液伺服系统的主要非线性参数,给出在线预估的自适应方法.最后给出复合控制器的验证实例,并对所建数学模型及参数预估方法进行验证,试验结果表明,所提出的基于动态逆模型的复合控制策略提高了系统控制精度,增强了系统抑制外干扰的能力,拓展了系统双十频宽.     

基于TSK型递归模糊神经网络的永磁直线同步电机位置控制研究

针对基于磁场定向控制的永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的位置精准控制问题,提出了一种TSK型递归模糊神经网络(TSKRFNN)控制方法。在考虑了系统易受参数变化、外部扰动和摩擦力等不确定性因素影响的基础上,建立了含有不确定性因素在内的PMLSM动态数学模型;利用TSKFRNN对系统同时进行了实时在线的结构学习和参数学习,提高了系统抑制不确定性因素的鲁棒性,保证了系统的动态跟踪性能。实验及研究结果表明:与模糊神经网络PID控制方法相比,TSKFRNN可以有效辨识电机参数,抑制系统的不确定性对系统伺服性能的影响,提高了系统的鲁棒性和跟踪性能。     

电液位置伺服系统模型辨识与非线性控制

针对电液伺服系统非线性、参数时变的特点,为提高系统的性能,首先介绍了电液位置伺服控制系统的组成与工作原理,讨论了系统的非线性数学模型,利用实时工作间(RTW)的半实物仿真环境和MATLAB系统辨识工具箱,对电液位置伺服系统进行了系统模型辨识及验证。在此基础上,以辨识得到的模型为控制对象提出了一种Bang-Bang与模糊PID非线性控制方案,与传统PID以及模糊PID控制方法进行了仿真比较。结果表明,采用Bang-Bang与模糊PID复合控制,在系统参数变化、外界扰动的影响下,系统的快速性提高,稳态误差得到消除,具有较好的动态鲁棒性能。     

基于改进遗传算法的伺服系统自抗扰控制研究

针对传统PID控制不能满足数控进给伺服系统对控制性能的要求,提出将自抗扰控制器引入伺服进给系统的设计方法,采用改进遗传算法对自抗扰控制器参数进行整定优化。仿真结果表明采用改进遗传算法优化的伺服进给系统自抗扰控制器具有良好的控制性能和鲁棒性,所提出的数控伺服系统自抗扰设计方法有效可行。     

气动位置控制系统分数阶控制器的设计与仿真

为了实现对气动伺服控制系统的准确位置控制，设计了气动伺服系统，根据系统的组成推导了其数学模型，并在此基础上进行线性化处理，计算出传递函数。继而设计了一种基于稳定裕度法整定参数的分数阶控制器，使用MATLAB的优化工具箱求解控制器参数并在Simulink中搭建分数阶控制器模型进行仿真分析。结果表明，使用稳定裕度法整定参数的分数阶控制器对气动伺服系统具有良好的控制效果，在系统参数发生较大变化时仍能达到理想的控制性能指标，系统仍具有良好的信号跟踪特性、强抗干扰能力和鲁棒性。实验测得采用分数阶控制器的气动伺服系统定位精度达到0.5 mm，系统具有较高的稳态精度。     

电液伺服加载系统四连杆机构控制器设计

该文针对飞机起落架电液伺服加载过程中非线性传动机构的动态特性进行分析。确认在动态加载过程中因四连杆机构的非线性特性造成的系统动态跟踪效果不佳的具体原因,基于逆系统的思路找到了一种非线性数学模型与PID控制器结合的控制方法。采用模型预测的方法对系统进行误差补偿。使用简化了的电液伺服作动系统数学模型与该控制方法进行MATLAB/simulink仿真。使用此方法大大提高了起落架加载系统的动态跟踪性能。     

电液位置伺服控制系统的研究

电液位置伺服控制系统是一个非线性系统,且伺服阀具有死区非线性特性以及受零偏、泄漏等各种复杂因素的影响。一般采用的常规线性PID控制器难以协调快速性与超调性之间的矛盾。基于LabVIEW平台,针对电液伺服系统的非线性和不确定性等特性研究设计出非线性PID控制器,并与PID控制算法进行比较。实验结果表明,非线性PID控制器中的增益参数能够随控制误差而变化,使控制系统既响应快又无超调现象,抗干扰能力也优于传统的PID控制,改善了系统的性能。