永磁伺服系统转速跟踪控制与数据驱动的参数设计方法

在永磁伺服控制系统中,传统的转速控制策略在低频段存在幅值与相位偏差问题,降低了转速跟踪控制精度。为解决该问题,该文提出了一种高精度的转速跟踪控制策略与数据驱动的参数设计方法。主要思路是在转速控制环节串联一个滞后-超前补偿器,用以校正低频段的幅值与相位;以低频段补偿后的幅值及相位误差最小为优化目标,同时约束补偿器在全频带范围内的最大幅值增益和相移,设计了一种数据驱动的补偿器参数优化方法,并对补偿后控制系统的性能进行了分析评估。实验结果表明,基于实验数据所设计的补偿器在转速指令频率小于1 rad/s的低频段区间内,转速跟踪误差小于2 r/min,相较于传统方法控制精度显著提升;在跟踪转速阶跃指令时,该文方法和传统方法的控制效果相当,这说明该文方法在改善低频段跟踪性能的同时,保持了控制系统在中高频段原有的幅频和相频特性。

柔索驱动单元的模型辨识与控制器设计

针对并联柔索驱动机器人力场模拟应用场景下驱动单元的力伺服控制系统设计,基于Links半物理仿真环境,运用Matlab System Identification工具箱,对柔索驱动单元系统数学模型进行模型辨识,并对系统的不确定性进行辨识。结果表明,考虑柔索驱动单元的不确定性因素后实际系统模型与理论模型相吻合,且系统理论模型具有较高的可靠性。在可靠的理论模型基础上,对柔索驱动单元进行控制器设计,并验证了模型辨识方法的有效性。基于模型辨识的控制器设计方法可以推广到其他类型系统的模型辨识。

舵机电液伺服加载系统复合抗扰控制及仿真

为了解决飞机舵机电液加载系统的多余力控制问题,以及其性能受到干扰的影响问题,提出了一种基于数据驱动的包含反馈控制器和前馈控制器的复合抗扰控制方法。首先,设计了一种线性自抗扰控制器(LADRC),利用扩张状态观测器(ESO)对系统的不确定性与所受的多源干扰进行了估计,采用干扰补偿器和反馈控制器对干扰进行了抑制,进而保证了系统的闭环控制性能;接着,通过前馈控制器的调节,提升了系统的暂态和稳态性能;采用了基于数据的带约束的迭代反馈调节方法,通过输入输出试验数据,对控制参数进行了优化,以整定复合抗扰控制器的参数;最后,通过MATLAB/Simulink和AMESim进行了联合仿真,以验证基于数据驱动的复合抗扰控制方法的有效性。研究结果表明:相比于PID控制器,在阶跃响应下,经过迭代反馈调节(IFT)优化的复合抗扰控制方法调节时间缩短了52%,超调缩小了62%,稳态误差降低了20%;相较于传统PID控制方案,在阶跃响应和正弦指令力信号下,基于数据驱动的复合抗扰控制方法系统跟踪误差分别缩小了约32%和73%。

基于Symlets小波滤波的滚珠丝杠伺服进给系统频响特性辨识

高速、高加速度条件下,滚珠丝杠进给系统所具有的弹性特性会对其频率响应特性造成很大影响。通过分析转矩输入信号和加速度输出信号的幅值和相位关系可以实现对进给系统频响特性的辨识。通过集中质量方法对弹性滚珠丝杠传动系统进行建模,由拉格朗日能量法和状态空间分析对系统的频响特性进行计算。并进一步利用试验方法完成进给系统频响特性的辨识。为了减少量化噪声、白噪声和有色噪声对辨识信号的影响,提出通过Symlets小波滤波方法对有限差分方法得到的加速度信号进行小波滤波处理后,再进行幅值和相位信号的提取和频响函数的拟合。仿真和试验最终证明Symlets小波滤波方法能有效地减少噪声对加速度信号的影响,提取出有效信号,实现对进给系统频响特性更为精确地辨识。

基于模糊PI控制的永磁同步电动机伺服控制器设计

采用模糊PI控制代替传统PI控制的方法 ,以提高永磁同步电动机的控制性能 .该方法通过检测电机转速和定子电流的瞬时值与给定值的偏差和偏差的变化率 ,在线查表选择适当的P、I参数 ,实现了永磁同步电动机的伺服控制 .所有的表格都是通过实践经验制定出来的 .仿真结果表明 ,采用模糊PI控制能够比传统PI控制更加有效地提高系统的响应速度 ,减小电机在暂态和稳态下的转矩脉动 ,以及提高系统运行的稳定性 .

电-气位置伺服控制系统的研究进展

由于气压驱动系统本身具有强非线性、固有频率低、刚度低和阻尼小等特点,实现高精度的位置伺服控制比较困难.针对我国在这方面所做工作相对较少的现状,从电-气位置伺服系统的控制方式和控制策略两方面综述了近年来的发展状况,并对各种方法的优缺点进行分析和比较,同时探讨了这一研究领域的发展方向和需要解决的问题.

液动机引流式液氧煤油运载火箭推力矢量伺服控制系统

针对中国新一代系列运载火箭各级液氧煤油发动机的推力矢量控制需求,创新提出了液动机引流式伺服动力能源技术方案,研制了满足中国1200k N和180k N液氧煤油发动机的两型5种规格伺服机构,解决了高可靠系统架构设计、高集成伺服动力能源、伺服控制动态特性优化、长时免维护等难题,与国外直接引流式伺服技术方案相比,接口简单,实现了伺服机构与发动机工作介质有效隔离,使用维护性显著提高。产品通过与发动机联合热试车、耐环境、可靠性增长、可靠性强化等试验考核,首次应用于飞行试验,可满足同类液氧煤油发动机运载火箭使用需求。

数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制

数控机床位置伺服系统在加工过程中受负载、摩擦和电路系统响应特性等因素影响,很难精确建立其加工过程动力学模型。针对批量零件加工过程中的重复执行过程,设计了一种数据驱动的无模型自适应迭代学习控制方案。该方案借助沿迭代轴的动态线性化方法,将数控机床位置伺服系统加工动力学过程等价转化成一个虚拟的迭代数据模型,并根据设计的迭代学习控制律和参数估计律构建数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制方案。仿真结果表明:该迭代学习控制方案基于数控机床重复运行的特点,仅利用位置和电机电流信息,完成了对零件加工过程的改善,提高了加工精度。

模糊PID控制器在直驱式电液伺服系统中的应用

阐述直驱式电液伺服系统的原理、组成和特点。将由吸排阀和锁阀组成的集成阀块与液压泵放入压力油罐组成直驱式油源,并对直驱式系统的动态特性进行理论分析。为改善其动态性能,设计模糊PID控制器,并进行试验研究。结果表明设计装置运行平稳可靠,控制器的控制效果良好,系统对外界干扰及负载变化有较强的鲁棒性。

三轴转台中框双马达驱动控制技术研究

在对同步技术及同步误差产生原因分析的基础上,提出了共反馈同步误差模糊校正系统方案,并对模糊控制器进行了设计及修正,着重分析了仿真转台电液位置伺服系统控制策略,最后通过实验来验证所采用的控制策略是提高控制精度及减小同步误差的有效方法。

数控机床位置伺服系统的数据驱动预测控制

数控机床位置伺服系统在实际加工过程中精确数学模型难以建立,采用一种数据驱动的自适应控制方法,避免了建模困难的问题。该控制系统采用紧格式动态线性化方法对数控机床位置伺服系统进行等价转化,并建立系统预测数据模型;采用无模型自适应控制技术和二层递阶预测方法,实现位置伺服数据驱动预测控制系统的设计。仿真结果表明,与传统PID控制方法相比,该数据驱动预测控制方法的精确度提高了6.2%,平稳度提高了15.94%。

飞机制造数控柔性工装伺服驱动组件和控制系统

研究了基于标准伺服驱动组件的飞机制造数控柔性工装结构和控制系统,分析了典型柔性工装的结构布局及用途,提出采用标准化的伺服驱动组件和模块化设计技术,能够简化柔性工装结构,缩短制造周期。开发出基于现场总线和一体化伺服驱动单元技术的柔性工装数控系统,使用工业控制编程语言IEC61131-3编写数控系统控制软件。该系统具有系统配置功能,能够满足多种结构柔性工装的控制要求。

“自动控制原理”课程的任务驱动教学模式探索

针对"自动控制原理"教学上存在的理论性强、理论与实践结合难的特点,尝试在"自动控制原理"课程中实施任务驱动教学模式,并通过一个具体的任务设计案例——直流伺服电机控制系统的分析与控制,说明任务的设计与课程教学的联系.经过实际教学验证,任务驱动教学模式在"自动控制原理"教学上取得了较好的教学效果.

直驱式容积控制电液伺服力系统研究

介绍直驱式容积控制电液伺服力系统的组成、工作原理和特点,建立系统的数学模型,并采用PID算法对典型输入信号进行仿真分析。结果表明,所建立的模型正确,此种驱动方式可以用于电液力控制。

航天电液伺服系统直流无刷电机控制驱动策略研究

该文研究了一种以FPGA为控制核心,采用DSP与FPGA协同处理的基于旋转变压器的电动液压伺服无刷电机驱动系统的设计技术,并根据三冗余能源压力对电机实现宽范围的速度伺服控制,带动定量泵以调速方案对压力和流量进行实时动态控制,具有高转速、高可靠性和低能耗的特点,系统能耗降低了近50%,重量降低了近20%。

电驱动挖掘机流量匹配系统动臂特性研究

以6 t液压挖掘机动臂为研究对象,提出伺服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统。在Simulation X中搭建伺服电机仿真模型,通过与伺服电机响应特性试验结果对比,验证伺服电机模型的准确性;建立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型,仿真分析了不同控制方式下,动臂的运行特性和能耗特性。结果表明,与负载独立流量分配(LUDV)系统相比,采用伺服电机驱动定量泵流量匹配控制的动臂能耗降低约13.6%。

数据驱动型状态机伺服控制系统的设计和实现

针对电动缸数字驱动控制系统的开发,采用数据驱动状态机设计模式,设计控制系统的软件结构,以适应不同品牌和型号数字驱动器的功能控制。分析了数字驱动器的功能和共有特点。介绍了数据驱动状态机设计模式设计数字驱动器功能模块的具体过程。实现了通用电动缸伺服控制系统数据驱动状态机控制系统的软件结构,对类似项目软件开发可大幅提高软件设计效率和质量。

塑料模具脱螺纹机构自动控制方案的设计

很多塑料产品中存在内、外螺纹,解决塑件螺纹脱模问题是这类产品模具设计的关键。本文研制了一种用伺服电机驱动的新型模具脱螺纹同步机构,该机构采用机电一体化技术,能自动适应制件不同螺距和不同塑料材料性能的变化,很好地解决目前由于脱螺纹时不同步所造成的各种质量问题。对于模具行业来说这是一种重大改进,有良好的应用价值和市场前景。

伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统前馈+迭代学习复合控制

针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在电机单方向转动约束、周期性时变负载扰动、减速比加工误差等问题,采用一种前馈+迭代学习控制(ILC)的复合控制策略。通过机理分析给出伺服电机的期望转速作为前馈控制量,再利用结晶器振动位移跟踪误差信号设计带遗忘因子的迭代学习控制器。理论分析表明所设计的迭代学习控制器能够使系统跟踪误差收敛到原点附近的邻域内。最后,通过仿真和实验分析不同遗忘因子取值对系统控制性能的影响,结果表明,当采用负指数的变遗忘因子时,比固定遗忘因子时的跟踪精度更高,比无遗忘因子时的收敛速度更快。

定天镜的伺服驱动原理

主要介绍恒星光干涉仪实验系统的定天镜伺服驱动原理．采用电细分和逐级升、降速的方法来减小定天镜在转动时的振动，提高定位、跟踪精度．由于应用了４００的电细分和１０００倍的传速比，步进电机的步距角达到０．００６４８°．