电液位置伺服系统的MPC控制仿真分析

电液位置伺服系统广泛应用在大负载、快速、精确反应的控制领域中,然而其存在时变非线性的特性,因此传统控制系统不能达到理想的控制效果。模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)具有无需模型、鲁棒性强、抗扰动能力强等优点,较适合应用在时变非线性系统的控制中。分别采用PID控制、线性MPC、自适应MPC和非线性MPC 4种控制策略对电液位置伺服系统的控制性能进行仿真研究。结果表明:线性MPC、自适应MPC和非线性MPC都比PID控制性能好,非线性MPC控制精度较高、响应速度较快、抗扰动能力较强,自适应MPC控制精度、响应速度和鲁棒性次之。

电液位置伺服系统低阶自抗扰控制研究

电液位置伺服系统是一种时变非线性、外部扰动未知且数学模型复杂的高阶系统,对其采用的高阶自抗扰控制方法,需要整定参数较多,模型结构复杂,在实际工程应用中难以实现。针对这个问题,对电液位置伺服系统的一阶和二阶自抗扰控制(ADRC)性能进行研究,实现电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制。基于Simulink建立的电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制系统,给定阶跃和正弦信号指令,并对系统施加一个负载扰动力,分析系统的响应速度、准确性和抗干扰能力。结果表明,一阶和二阶自抗扰控制都可以使电液位置伺服系统达到稳定状态,且二阶非线性自抗扰控制系统响应速度更快,控制精度高,鲁棒性更强。

磁致伸缩执行器数学建模与仿真分析

针对设计的磁致伸缩执行器的输出特性及其内部复杂物理现象,基于电磁学理论、Jiles-Atherton模型、能量守恒理论、结构动力学理论提出了更为准确的执行器动力学行为描述模型并分析。上述模型考虑输入电流、磁导率、动态损耗、电磁力等多种因素间的关系及其对输出特性的影响,以Jiles-Atherton模型定义磁致伸缩材料并通过maxwell软件对以磁致伸缩材料为核心的执行器进行有限元仿真分析,将仿真结果与数学解析模型结合并加以修正,得到更加准确的系统动力学模型。最终在MATLAB/Simulink中搭建系统动力学模型仿真分析发现,由电磁场所产生的交变电磁力导致磁致伸缩棒预压力偏置现象对执行器输出性能较大,而电流、动态损耗及磁导率通过影响磁场进而影响执行器输出。

单杆液压缸电液位置伺服系统物理建模与分析

单杆液压缸电液位置伺服系统由于结构紧凑,被工程界大量应用,但是其结构不对称,数学模型复杂,很多因素无法通过数学方法精确分析,针对这个问题,利用Matlab/Simulink多领域物理建模的方法,建立了单杆液压缸电液伺服系统的物理模型,对其性能研究分析。分别输入正弦信号和方波信号,得到响应曲线图和Bode图。仿真结果表明:单杆液压缸电液位置伺服系统物理模型可以直接根据工作原理添加对应的元件以及环境影响因素,模型精度高,不需要传递函数,仿真的结果也更为准确,更接近实际情况,有利于分析电液位置伺服系统控制性能,具有更好的参考价值,提高了系统模型仿真的准确性。