堆叠型压电执行器的动态蠕变补偿

在实验的基础上证实了压电执行器动态蠕变现象的存在。考虑到压电执行器的高频响特点和PID在高实时性要求场合的应用,构建了复合控制器来抑制动态蠕变。该复合控制器由具有Prandtl Ishlinskii类型的迟滞直接逆作为前馈控制器,由根据在线测试结果和实时性要求选择的增量式PI作为反馈控制器,其中增量式PI的参数由模糊逻辑控制器在线调节。通过实验验证了复合控制器抑制动态蠕变的有效性。结果表明,当同幅值的0.1 Hz正弦信号在一个周期内被离散化为20台阶,40台阶,80台阶时,相等电压台阶对应的蠕变过程和范围都是不同的。本文构建的复合控制器能够对不同台阶的动态和静态蠕变进行有效抑制,补偿后蠕变的均方根误差(RMSE)分别降低为补偿前的28.6%,31.0%和35.4%。

一般严格反馈型非线性系统的自适应控制

研究一般严格反馈型非线性系统的控制问题．假设系统的对象模型、状态均未知,只有输出是可测的．应用自适应模糊神经推断系统辨识对象模型,状态观测器设计为Luenberger型,控制器由反步控制、变结构控制和3层神经网络直接控制综合而成．理论分析和仿真研究都说明此方案能够有效地控制只有输出可测的一般严格反馈型非线性系统．

高性能感应电机电流控制方法分析与比较

简要地综述了高性能感应电机电流控制技术的最新进展。重点分析了以控制理论为基础的基于模型的方法,主要包括滞环电流控制、比例积分控制、有限拍控制。介绍了它们的基本工作原理,讨论了它们目前存在的不足之处以及针对这些问题近期的研究工作提出的解决办法。同时也对基于神经网络和模糊逻辑的智能控制策略进行了分析,它们为电流控制的发展开拓了新的思路。最后系统地比较了各种方法的控制性能并且初步探讨了该领域今后的发展趋势。

一类线性时变系统的间接自适应控制

考虑一类参数一致有界、分段Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ连续的线性时变系统的自适应控制问题。当系统参数的间断点个数平均少时，采用一种允许系统参数快速变化的极点配置控制策略。对系统参数部分未知的情形，应用带有投影与正则化的估计器得到稳定的间接自适应控制方案。

时变系统带δ-修正算法的直接自适应控制

考虑连续时变系统的直接自适应控制问题。研究带有δ－修正算法的自适应律，并导出这种自适应律中信号有界的充分条件；证明了δ－修正自适应算法适用于时变系统的模型参考自适应控制，并且控制系统是稳定的。仿真实例表明δ－修正算法是有效的。

一种新的线性时变系统鲁棒自适应控制算法

提出一种新的线性时变(LTV)系统间接自适应控制算法,以保证控制系统对一类未建模动态、有界扰动及系统参数变化同时具有鲁棒性,采用的修正死区方法不需要未建模动态和外部扰动上界参数的先验信息,并且给出时变控制系统稳定性结果及鲁棒性能分析。

基于死区技术的感应电机鲁棒自适应电流控制

提出一种新型感应电机鲁棒自适应电流控制方案.在非线性反馈解耦之后,应用内模原理设计一个极点配置电流控制器,以保证稳态定子电流的精确跟踪;然后将死区技术应用于梯度适应律,以增强控制系统的鲁棒性;最后的Matlab/Simulink仿真研究结果表明闭环控制回路具有良好的控制性能.

莱城电厂2号(300MW)机组协调控制系统设计与实施

探讨了莱城电厂 2号机组协调控制系统 (CCS)的控制策略与控制原理 ,介绍了系统的组成及优化 ,CCS调试投入后机组运行稳定。

压电工作台的神经网络建模与控制

建立了压电工作台的神经网络在线辨识模型并设计了相应的自适应控制器以抑制压电工作台迟滞特性、蠕变特性及动态特性对其微定位精度的影响。采用双Sigmoid激活函数对神经网络激活函数进行了改进,同时分析了改进激活函数的神经网络模型与PI迟滞模型在迟滞建模上的异同。设计了基于改进激活函数的3层BP神经网络作为压电工作台的在线辨识模型,推导了网络权值、阈值及激活函数阈值修正公式。最后,基于神经网络模型设计了压电工作台的自适应控制方案,该控制方案利用另外一个神经网络来完成对PID控制器参数的自适应调整。实验结果表明:提出的神经网络在线辨识模型平均误差为0.095μm,最大误差为0.32μm;自适应控制方案跟踪三角波的平均误差为0.070μm,最大误差为0.100μm;跟踪复频波的平均误差为0.80μm,最大误差为0.105μm。实验数据显示压电工作台的定位精度得到了有效提高。

一种无速度传感器感应电机鲁棒滑模控制策略

设计了一种在同步旋转坐标系下的无速度传感器感应电机滑模速度和磁通控制方案,并设计了一种收敛速率可调的闭环滑模磁通观测器。Lyapunov稳定性理论推导和仿真结果均证明了该控制策略和磁通观测器对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性。为了削弱变结构控制中的抖振现象,采用饱和函数来代替符号函数。在转速观测器中加入在线估计负载转矩环节,使得转速观测器对负载转矩变化具有良好的鲁棒性。在电机参数和负载发生剧烈变化的情况下,分别利用该控制策略和精确反馈线性化控制方法进行了对比仿真。仿真结果验证了该控制策略与观测器的有效性。

压电微动工作台的动态迟滞模型

为实现压电微动工作台的快速准确运动定位,研究了其运动定位模型。压电工作台的运动定位精度主要受工作台动态特性和迟滞特性的影响,在介绍这两类典型特性模型及其适用范围的基础上,提出了能够同时体现压电工作台动态特性和迟滞特性的动态迟滞模型,并给出了采用Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞算子的动态迟滞模型参数辨识途径。以TRITOR100型压电工作台为例进行实验研究,结果表明:当压电工作台在30μm的定位范围内以±900V/s的输入电压速率进行快速运动定位时,动态迟滞模型的模型精度比以往常用的线性动态模型和迟滞模型有较大提高,其平均误差为0.16μm,最大误差为0.38μm,为高性能运动定位工作台控制系统的设计提供了模型基础。

压电陶瓷驱动器的滑模神经网络控制

由于压电陶瓷驱动器的迟滞非线性严重影响其定位精度,本文提出了一种滑模神经网络控制方法来改善它的性能。用径向基函数神经网络的输出作滑模控制的等价控制量,由迟滞补偿器估计控制器参数误差、外部扰动和近似计算所造成的不确定量对神经网络的输出控制量进行补偿,从而使驱动器系统状态保持在滑模平面上。基于Lyapunov稳定性理论推导了控制器和补偿器的自适应调节律,分析了控制系统的收敛性和稳定性。以可变幅值的低频三角波为参考位移量对控制系统进行了实验测试与分析,结果表明,只采用神经网络控制时的平均定位误差为0.43μm,最大误差为0.77μm,而采用滑模控制方法对神经网络控制量进行补偿后,平均定位误差减小为0.27μm,最大误差减小为0.49μm,定位精度有了显著的提高。

基于参数在线估计的交流异步电动机效率最优控制

常规的基于异步电动机损耗模型的效率优化控制策略易受参数变化的影响,往往不能使电机运行在效率最优点。为解决这一问题,引入渐消记忆最小二乘递推算法在线估计损耗模型参数,提出了基于参数在线估计的异步电动机效率优化控制策略,该方法直接估计电机损耗模型的参数,避免了对电机定转子电阻和电感的辨识,简便易行。仿真研究结果表明,该参数估计算法和控制策略确保了损耗模型参数估计误差收敛。设计了基于数字信号处理器TMS320LF2407A的变频驱动实验系统,对加入参数估计算法前后的效率优化控制做了对比实验。实验结果表明,该控制策略下变频驱动异步电动机运行效率高于无参数估计算法。

电动汽车感应电机驱动系统效率优化控制

针对电动汽车感应电动机变频驱动系统存在的轻载低效问题,考虑电机定转子铜损和铁损,研究了感应电动机变频驱动系统效率优化控制算法．采用减小磁链搜索范围的方法,改进了黄金分割法在线搜索控制器,设计了以数字信号处理器TMS320LF2407为控制电路核心的实验系统,对损耗模型控制算法、黄金分割法和改进的黄金分割法在线搜索控制算法分别进行了对比实验研究．实验结果表明,两类控制策略都能够有效提高感应电动机变频驱动系统的运行效率;基于损耗模型的控制算法具有寻优速度快、磁链和转矩波动小的优点,而改进的黄金分割法搜索控制器算法简单,效率优化效果优于基于损耗模型的控制器;在线搜索控制算法不受电机参数变化及建模精度的影响,具有更为广泛的应用前景．

基于PI迟滞模型的压电驱动器自适应辨识与逆控制

压电陶瓷驱动器的迟滞非线性特性严重影响了其跟踪定位精度,甚至引起闭环系统失稳.本文采用经典PI模型描述压电驱动器的迟滞非线性,利用自适应投影算法对PI模型的权向量进行在线辨识,并与传统的最小二乘辨识方法进行比较.迟滞PI模型的优点是模型存在解析逆,因此本文对压电驱动器采用自适应逆跟踪控制,利用驱动器的输出位移与参考位移之差使用自适应投影算法在线辨识PI模型的权向量,并计算PI逆模型的权向量和阈值,最终得到要输入的电压值.最后实验结果表明自适应逆跟踪控制比传统的逆模型跟踪控制精度提高了49.8%.

冷连轧过程仿真软件包的研制

以四机架冷连轧机为背景，开发研制了一个结构简单、使用方便、具有一定开放性的冷连轧过程仿真软件包（ＴＣＲＳＩＭ），为新的建模与控制方法在冷连轧过程中的应用研究提供了良好的仿真环境。

压电驱动器记忆特性迟滞非线性建模

考虑压电驱动器固有的迟滞特性对驱动器定位精度的影响,提出了一种精确描述压电驱动器迟滞非线性特性的建模方法。根据迟滞曲线的运动规律,并且考虑迟滞曲线的记忆更新特性,新的迟滞数学模型修正了单纯采用抛物线拟合时的建模误差。为了验证模型的有效性,以PST150/7/40VS12型压电陶瓷驱动器为例进行了试验研究。研究显示,采用抛物线迟滞模型对一阶反转输入信号进行预测时,最大误差为0.141 3μm,均方误差为0.060 4μm,对复杂信号模型预测的最大误差为1.396 0μm,均方误差为0.856 6μm;采用修正后的模型对文中复杂信号建模时,最大误差为0.237 0μm,均方误差为0.09μm。实验结果表明,修正后的模型不仅能够满足迟滞曲线的运动规律,还能够满足迟滞非线性的记忆更新特性,可以比较精确地描述复杂输入信号下的迟滞非线性特性。

第9届国际控制、自动化、机器人与计算机视觉会议

第9届国际控制、自动化、机器人与计算机视觉学术会议（2006 9th International Conferenceon Control，Automation，Roboticsand Vimon。简称ICARCV），于2006年12月5～8日在新加坡的GrandHyatt举行。本次会议由新加坡南洋理工大学电机与电子工程系和新加坡工程协会共同举办，并得到了IEEE控制系统协会、IEEE机器人与自动化协会、IEEE系统、控制与控制论协会和新加坡制造技术学院的支持。ICARCV是于1990年由国际IEEE协会的控制系统、

离散化正弦电压作用下的压电驱动器蠕变特性

研究了具有不同离散化台阶的正弦电压对压电陶瓷驱动器蠕变大小以及蠕变起始时间的影响,采用新的数学模型分析了低频下压电陶瓷驱动器的蠕变特性。首先,对0.025Hz/0V^60V正弦电压输入信号进行了5种倍数关系的离散化,分析了蠕变与输入电压的关系以及蠕变与输入台阶电压压差的关系。然后,按照提出的数学模型,在符合文中所述两种准则前提下,对蠕变起始时间进行了预测。实验结果表明,上升段蠕变变化范围最大出现在台阶电压等于47.7V时,而下降段蠕变变化范围最大出现在台阶电压等于12.3V;相比于20个台阶,320个台阶对应的上升段最大蠕变增长量下降了899.5%,而在下降段最大蠕变的这一比值增大到了936.9%。使用所提公式对蠕变起始时间进行预测,得到当台阶电压为12.3V时,20、40、80、160、320个台阶的蠕变起始时间分别在0.959、0.911、0.813、0.664和0.016ms以后。蠕变与输入电压以及蠕变与输入台阶电压差值都是迟滞关系,并且台阶蠕变随着台阶数量的增加而减小。不同离散化的电压信号改变了蠕变的起始时间,台阶电压数量越多,蠕变起始时间越早。

压电工作台快速动态定位建模及其控制器设计

为实现压电工作台快速准确动态定位,建立了其动态定位模型并设计了控制器。通过理论分析提出了能够同时体现压电工作台动态特性和迟滞特性的动态迟滞模型结构方程,并研究了其参数辨识途径,进而给出了采用Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞算子的动态迟滞模型,基于该模型设计了逆模型开环控制器。以扫描电化学显微镜的三维压电工作台为实验对象,阐述了动态迟滞模型的具体建模过程,同时对其开环控制器进行了硬件在回路仿真研究。快速动态定位实验表明,动态迟滞模型的平均误差为0.11μm,逆模型开环控制平均跟踪误差为0.12μm,基本满足压电工作台快速准确动态定位的要求。