ADAPTIVE FEED-FORWARD COMPENSATOR FOR HARMONIC CANCELLATION IN ELECTRO-HYDRAULIC SERVO SYSTEM

Since the dead zone phenomenon occurs in electro-hydraulic servo system, the output of the system corresponding to a sinusoidal input contains higher harmonic besides the fundamental input, which causes harmonic distortion of the output signal. The method for harmonic cancellation based on adaptive filter is proposed. The task is accomplished by generating reference signals with frequency that should be eliminated from the output. The reference inputs are weighted by the adaptive filter in such a way that it closely matches the harmonic. The output of the adaptive filter is a harmonic replica and is injected to the fundamental signal such that the output harmonic is cancelled leaving the desired signal alone, and the total harmonic distortion （THD） is greatly reduced. The weights of filter are adjusted on-line according to the control error by using least-mean-square （LMS） algorithm. Simulation results performed with a hydraulic system demonstrate the efficiency and validity of the proposed adaptive feed-forward compensator （AFC） control scheme

基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制系统

针对一般电液伺服系统存在的非预期负载扰动和非线性干扰等问题,为了提高系统的自适应能力和动态响应的品质,减小系统跟踪和输出响应的误差,提出了一种基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制方法。首先,阐释了电液伺服试验台的结构组成及其数学模型,分析了系统力矩控制和位置控制的结构关系;然后,论证了自适应前馈补偿复合控制的伺服原理,阐述了以调速理论模型和实际模型的误差函数作为调速依据的前馈补偿和复合控制的原理和方法;最后,进行了系统仿真,同时为了验证基于动态理论模型的自适应前馈补偿复合控制策略的合理性和有效性,对伺服系统进行了加载试验。研究结果表明:采用该复合控制策略可以精确算出对伺服马达进行转速补偿的基准值和调整参数,系统动态响应速度比采用传统闭环控制算法提高了8%以上;系统控制器自适应能力和抗扰动性能也明显优于采用传统PI闭环控制及模糊PI闭环控制算法的系统;通过对比分析0.2 Hz和0.5 Hz的正弦响应曲线可知,该系统的位置跟踪曲线性能最优,控制精度最高,实际输出值的误差也最小。

连铸结晶器振动液压伺服系统建模与控制

为了提高结晶器液压振动系统的控制精度和稳定性,解决相位延迟和振幅减小等问题,采用机理建模方法建立了结晶器振动液压伺服系统数学模型,提出了带负载力补偿的自适应PI控制与速度前馈控制相结合的控制方法,并搭建了系统的非线性仿真模型.结果表明:所建数学模型正确,输入信号的位移跟踪误差控制在3%以内.结晶器振动的合理控制可有效提高铸坯表面质量,减少振痕的产生,同时还能改善保护渣消耗对铸坯润滑的影响.

考虑进水速率的水厂泵机排水流量自动控制

为了解决水厂泵机排水流量波动大的问题,采用了基于自适应调节速率的控制策略。首先,通过构建自适应调节速率模块结构,监测泵机出口压力和管道周围压力的差异来调节进水速率,抑制水流量大幅度波动;其次,考虑到目标排水流量、实际排水量以及泵机的泄露等参数,引入补偿控制策略建立水厂泵机的数学模型;最后,为了进一步优化泵机的控制性能,在水厂泵机的数学模型中引入预测控制算法,应用预测函数和正交基函数表达输入值,通过计算最佳运行水位与输出值之间的误差,获取误差补偿量。利用计算得到的排水流量参考输出值,引入二次型优化性能指标对其进行滚动优化,实现水厂泵机排水流量的自动控制和优化调整。经实验验证,排水流量波动现象得到明显改善。控制能耗在40.15 kW·h~48.95 kW·h之间变化,且在水厂泵机出现变量变载工况时,回归稳定状态时间较短。表明水厂泵机排水流量的自动控制效果得到了显著提升。

基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制

针对永磁同步电机转矩闭环控制系统中动态耦合项和反电动势项引发弱动态性能的问题,提出一种基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制方法。首先,基于永磁同步电机模型建立新型电压控制律,保证转矩闭环控制系统的稳定性。其次,利用速度估值与滑模面的函数关系,设计自适应速度观测器,对d、q轴耦合项和反电动势项进行补偿,同时实现系统的速度闭环控制。在此基础上,引入含sigmoid非线性光滑函数的滑模面,构造滑模补偿控制策略,实现控制律在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和由TMS320F28335控制的400 W永磁同步电机的实验平台。仿真和实验结果表明所提控制方法具有转矩和电流波动小、响应快和鲁棒性强的特性。

动力陀螺式激光导引头数学建模及关键算法研究

以“红土地”国产化导引头为例,详细介绍了动力陀螺式激光导引头的结构组成、工作流程和跟踪原理,并阐述了激光导引头数学模型及建模过程。针对其动力陀螺稳定平台特性,研究了其在火箭弹、空地导弹、航空炸弹等平台的应用。针对采用倾斜稳定三通道控制的非旋转弹提出的导引头输出斜率补偿算法,可有效降低导引头输出斜率散布;针对采用双通道控制的旋转弹提出的导引头转速自适应算法,在弹体转速0~10 r/s范围内实现了动力陀螺稳定平台式激光导引头的自适应工作。斜率补偿和转速自适应两种算法均已通过仿真试验考核以及地面联试与飞行试验验证,实现了工程应用。

10Gb/s光通信传输系统中一阶PMD自适应补偿实验

在 10Gb/s归零码 (RZ)光通信传输链路中成功地搭建一阶PMD自适应补偿的实验系统 ,补偿量 2 9ps ,跟踪补偿时间在 1s以内 。

一种采用负载电流和转速补偿的改进型飞轮储能系统放电控制算法（英文）

主要研究飞轮储能系统放电过程的直流母线电压稳定控制算法。飞轮放电过程中电机反电势随转速持续下降,直流侧负载通常具有电流突变的脉冲负载特性,而且传统PI双闭环控制的直流母线电压外环控制器具有非线性,导致其应对负载电流突变的动态响应慢,对转速变化的适应性差。为解决上述问题,本文提出了一种采用负载电流和转速补偿的飞轮储能系统放电控制算法。该方法将直流侧负载电流和电机转速信号补偿至直流母线电压外环,根据双向能量变换器交直流侧的功率平衡关系,对传统PI控制器的输出进行修正,重新计算q轴有功电流的给定值。此外,针对飞轮储能系统采用的高速电机d、q轴耦合电压大的特点,本文在电流内环也增加了前馈解耦算法,以实现d、q轴电流的独立解耦控制,增强对电流给定信号的跟踪能力。仿真和实验结果与理论分析一致,证明了改进后的放电算法具有更快的动态响应速度和更强的转速适应能力。

基于双旋迫击炮弹平台的改进型Sage-Husa自适应滤波滚转角测量算法

针对传统扩展卡尔曼滤波算法无法消除量测噪声、导致二维弹道修正引信滚转角测量误差偏大问题,利用轴向陀螺的实测转速作为系统噪声补偿,提出一种基于双旋迫击炮弹平台的改进型Sage-Husa自适应卡尔曼滤波滚转角测量算法。相对于传统扩展卡尔曼滤波方法,新算法显著降低了滚转角测量误差,提高了滤波器对于弹道升弧段和降弧段滚转角新息改变的自适应性;以高精度三轴转台作为硬件实验验证平台,该算法始终能够保持较高的测量精度和自适应性。研究结果表明:改进后的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波滚转角测量算法在仿真验证中的滚转角测量误差均值为0.26°、标准差为0.35°;硬件实验验证中的滚转角测量绝对误差不超过4.2°.

福厦高铁泉州湾跨海大桥主桥施工控制关键技术

福厦高铁泉州湾跨海大桥主桥为(70+130+400+130+70)m双塔双索面钢-混结合梁斜拉桥,主梁为混凝土桥面板+槽形钢箱梁的结合梁。边墩及辅助墩墩顶梁段采用起重船吊装至墩顶存梁;塔区5个梁段采用起重船吊装至墩旁支架拼装,纵向滑移就位;标准梁段采用桥面吊机对称悬拼。为确保成桥线形和内力满足设计要求,采用MIDAS软件建立全桥有限元模型进行成桥和施工全过程有限元分析,采用全过程自适应几何控制法进行施工控制。在该桥主梁施工时,设置三向塔梁临时锚固结构;桥塔施工时采取预抬高措施;钢箱梁制造时进行压缩量与温度补偿,并设置钢箱梁横向预拱度;按“塔直梁平”的成桥目标进行多次正装迭代计算,得到各斜拉索索力和无应力长度;在辅助跨和边跨合龙时,使合龙段与墩顶存梁梁段标高和角度顺接;中跨采用“顶推+配切+索力调整”的主动合龙方法,实现了中跨快速高精度无应力合龙。通过以上施工控制,该桥合龙后全桥线形平顺,主梁标高实测值与设计值最大误差18 mm,斜拉索索力实测值与设计值最大误差2.8%,均满足设计要求。

液压转台的自适应动态摩擦补偿研究

超低速、高精度、高频响的液压转台性能提高受到动态非线性摩擦的影响。为提高液压转台的低速性能,通过分析液压转台单框动态摩擦特性,在建立转台摩擦的LuGre模型基础上,提出用一种基于LuGre模型的非线性自适应控制补偿液压转台动态摩擦。构造两个非线性观测器对液压转台LuGre摩擦状态进行精确估计,通过构造摩擦模型参数自适应率对摩擦力矩进行动态补偿,并利用Lyapunov方法证明了控制系统的全局渐近稳定性。对液压转台中框的仿真实验证明了该方法的正确性和优越性。

压电倾斜镜的高压驱动及高速控制

由于压电倾斜镜的机械谐振会降低自适应光学伺服控制系统的校正带宽,本文研究了补偿压电倾斜镜谐振特性的方法。根据压电倾斜镜机械谐振频率特性的动态模型和实测数据,提出了利用压电倾斜镜高压驱动器中现有的可编程逻辑门阵列(FPGA)设计多阶双二次型数字滤波器来优化系统的动态频率响应特性。基于多阶双二次型数字滤波器,高压驱动器能实时补偿驱动对象的频率特性,完成压电倾斜镜的正谐振和反谐振的同时补偿。将其与压电倾斜镜作为一体,可实现平坦的幅频特性,从而避免机械谐振,提高伺服控制带宽。实验结果表明:相对于传统的高带宽高压驱动器,提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器可在同样超调量下使系统误差带宽从56 Hz提高到了80 Hz,并且低频抑制能力也得到提高。实验显示提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器更适合压电倾斜镜的高速动态应用。

棒材连轧机立式活套的多变量自适应解耦控制

将非线性补偿和 PI控制策略相结合 ,针对棒材连轧机立式活套系统提出了一种多变量自适应解耦控制器 ,从理论上证明了闭环系统大范围渐近稳定 ,自适应参数能以很小的误差跟踪实际参数的变化 ,并给出了可用于控制器参数整定的系统动态性能与控制器参数间的定量关系 .

新型感应电动机转速自适应控制方法研究

以往感应电动机转速控制方法受到摩擦力矩的影响,控制效果较差,针对该问题,提出了单神经元PID自适应控制方法研究。在新型感应电动机基本结构和工作原理支持下,设定恒定转子磁链控制规则,计算经过转换器变为学习单元所需状态量,利用神经元不断调整权值,产生可控制信号。在监督性学习规则下,计算权值,并根据单神经元PID转速自适应方法对其进行规范化处理,得到自适应控制规律。在该规律下,结合自适应控制能力,设计反推自适应控制摩擦力矩补偿策略。根据该策略,设计定向矢量控制方案。由仿真实验结果可知,该方法控制效率较高,可有效削弱电动机低速运行性能的不利影响。

光栅试验台的自适应模糊补偿器设计

在惯导测试设备设计过程中会经常碰到摩擦干扰问题。作者提出了一种采用自适应模糊补偿器的控制系统设计方案 ,以克服光栅试验台稳速系统中影响低速平稳性的摩擦干扰。首先 ,采用传统方法 ,基于对象的简化线性模型来设计 PI控制器 ,然后利用自适应模糊技术对摩擦干扰进行补偿。

步进梁负载扰动自适应获取与前馈控制

步进式加热炉的步进梁在炉内加热过程中的运动速度既要保证生产节奏,又要实现钢坯的轻托轻放。由于运动部分的惯性太大,加上负载的阶跃式突变,实现速度和位移的精准控制难度很大。为了实时准确地获取钢坯的重量信息并实现前馈补偿控制,提出在移动梁上升过程中,从系统的速度与增益自适应模型的输出偏差中提取负载扰动信息并实现前馈补偿控制的方法,解决了负载阶跃变化导致的速度跌落问题,大幅改善了移动梁上升过程的动态性能,提高了速度控制的准确性。

基于滤波补偿和自适应观测的直接转矩控制

直接转矩控制(DTC)是继矢量控制技术后发展起来的一种新型的交流调速控制方法,但其在低速运行时存在较大的电流、转矩脉动,为了改善直接转矩控制系统的低速性能,提出一种新型的定子磁链低通滤波补偿和转速自适应观测相结合的直接转矩控制方法。该方法提高了定子磁链和转子转速的观测精度,改善了直接转矩控制系统的动静态性能。仿真和实验结果表明,这种新方法能够增强系统的鲁棒性,并使直接转矩控制系统的低速性能大大提高。

基于自适应速度前馈补偿的快速伺服系统研究

设计了一种带有模型参考自适应速度前馈补偿的快速响应电动伺服系统,解决了无减速器电机直驱系统或小减速比伺服系统的大负载扰动问题。所采用的控制策略既发挥了模型参考自适应控制的优点,又避免了复杂而严格的稳定性约束问题,使得系统可以大范围适应输入和控制增益的变化。仿真试验结果表明该系统对负载扰动具有较强的自适应能力,控制策略易于实现,具有较强的实用意义。

基于周期自适应学习的中低速磁悬浮列车运行控制方法

为了提高中低速磁悬浮列车的运行控制性能,利用列车往返运行的周期性,提出一种基于周期自适应学习的运行控制方法。该周期自适应补偿控制器由4部分组成:PD模块、速度前馈模块、周期自适应线路附加阻力补偿模块以及涡流阻力与空气阻力补偿模块。在线路参数未知的条件下,周期自适应补偿模块通过学习上一周期内的信息,估计线路附加阻力中的未知参数,消除线路附加阻力对列车运行过程的影响。利用某磁悬浮试验线数据进行仿真研究,结果表明,提出的周期自适应运行控制方法可以有效提高中低速磁浮列车的运行控制性能。

AVS插值预测的一种高速自适应硬件结构设计

针对AVS解码器中插值预测计算复杂度大的问题,提出了亮度、色度插值计算的一种高速和自适应流水线的硬件结构.根据亮度插值算法的对称性提出一种转置滤波器组的结构,减少了亮度插值计算过程中滤波器的数量和缓存的大小,同时,提取出色度插值中复用的计算单元,节省了的硬件资源的使用.在SMIC 0.18μm工艺库下综合,最高时钟频率为200MHz,占逻辑门数约为82k,在参考帧为2时预测一个宏块最多只需要512个时钟周期.仿真与综合的结果表明,该硬件结构极大的提高了处理速度,能够满足1080p@30fps的AVS-P2视频实时解码的需求.