Pseudo Derivative Feedback Control of Electro Hydraulic Speed Servos

The Pseudo-Derivative Feedback (PDF) algorithm is introduced into design of electro-hydraulic speed servos. With limited extra complexity in implementation of controller's electronic circuits, the PDF control enables the electro-hydraulic speed servo to respond to a step command without steady-state error, and also to follow successfully a sinusoidal command at the frequency higher than that the system resulted from traditional design can reach. The numerical example-based comparison in dynamic and static behavior shows also the PDF system is superior to the traditional system in terms of both the capability of handling loads applied to the system and the robustness to ignore variation and uncertainty of the parameters of the hydraulic valve-actuator unit in operation.

PRINCIPLE TO CLOSED LOOP CONTROL DIFFERENTIAL CYLINDER WITH DOUBLE SPEED VARIABLE PUMPS AND SINGLE LOOP CONTROL SIGNAL

To control the position of differential cylinder closed loop without usingany throttle elements, a flew idea that two speed variable pumps are used to compensate thenon-symmetric flow of differential cylinder is carried out. According to the leaking property of thesystem, a speed offset principle is also proposed to eliminate the cavitation and tension caused bythe leakage and condensation of oil, which makes the system be in the same state as a valvecontrolled circuit. This principle is explained theoretically and experimentally. Further therelationship that the pressures in cylinder chambers change with load and leakage, and therelationship between biasing speed and pre-load pressures in cylinder chambers are established. Theresearch has proved that the new system has similar technique features as those of controlled withservo valves, but due to the elimination of all the throttle lose the efficiency of system can beimproved greatly.

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。

含有柔性负载的电驱动系统建模与控制策略

为了抑制伺服电机启动和运行过程中产生的转速波动和振动,提出了一种基于极点配置的PI控制策略.首先,根据基尔霍夫电压定律和拉格朗日原理建立了伺服电机与柔性负载的整体动力学模型,并通过拉普拉斯变换计算系统的传递函数.其次,通过设计控制器的参数,分析了采用相同幅值的极点配置方法对控制效果的影响.最后,通过与传统的Z-N方法和无控制方法进行对比,验证了该极点配置方法的优势.通过数值仿真和实验研究,实现了对伺服电机启动和运行过程中产生的角度误差的控制,有效抑制了电机转速的波动,保证了系统的稳定性.

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。

经编机电子横移运动同步性补偿设计

为解决经编机电子横移系统中横移动作滞后、不能满足经编机高速运转需要的问题,通过实验测试了经编机电子横移系统中常用的3种交流伺服系统的伺服驱动器接收的指令信号曲线和伺服电动机实际运动曲线,确定了各伺服系统的运动响应的滞后时间,并针对性地设计了一种与主轴运转实时同步的横移指令信号以弥补横移滞后的补偿方案,即根据经编机实时转速来动态预置横移指令信号的提前量,以弥补电子横移系统的滞后时间。结果表明:在相同系统配置条件下,电子横移系统通过设置合适的指令信号提前时间量作为补偿值,即根据经编机主轴的当前运转速度,采用提前发出横移指令信号的方法可有效补偿横移伺服的滞后响应特性,保证了梳栉横移与摆动动作的同步性,电子横移经编机的运转速度可提高约18%,从而显著提升电子横移经编机的生产效率。

静态试验机的伺服调速液压控制系统设计

传统的伺服液压站是通过改变比例阀的开度来调整液压液输出压力的大小。这种方法会造成能源浪费,而且必须增加冷却散热装置。因此,针对静态或准静态的试验机,设计一个伺服调速液压控制系统。首先,分析静态试验机的伺服调速液压控制系统的结构;其次,介绍控制系统的主要硬件设计,包括DKZQ-1010智能伺服控制器的控制电路和接口设计;最后,阐述伺服调速液压控制系统的软件设计。

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.

变长度柔性机械臂的双柔性伺服驱动系统振动抑制策略

变长度的柔性机械臂在旋转运动过程中由于受到环境扰动以及自身柔性的影响导致了伺服驱动系统输出转速的波动现象,这会加剧柔性机械臂的振动,严重影响了柔性机械臂的运动精度.基于此,设计了一种基于干扰观测器的PI控制策略来抑制伺服驱动系统转速的波动.首先使用拉格朗日原理建立了双柔性伺服驱动系统的动力学模型并分析了双柔性伺服驱动系统的传动特性;其次将基于干扰观测器的PI控制策略应用于双柔性伺服驱动系统的速度环中,并通过鲁棒稳定性分析设计干扰观测器中的低通滤波器参数;最后开展了数值仿真分析和控制实验.实验结果验证了提出的控制策略能够有效减少变长度柔性机械臂的转速波动,提高伺服驱动系统的运动精度.

采用国产芯片的高档同步电主轴驱动电路的设计方法

本文主要阐述了应用全部由国产芯片组成的三闭环数字交流同步电主轴设计,采用预处理数据储存的方式,使单片机快速实时计算的任务提前计算完成,并以数据表的格式固化在驱动器的存储器中,从而可使用低档芯片实现高速化、高性能的功能,使普通国产芯片同样能实现与进口高速芯片相媲美的数字交流伺服控制,在我国电主轴行业中解决了进口芯片紧张的问题,并介绍了控制系统采用的硬件结构和实现方法。

600 MW水轮发电机组集成化多冗余调速系统研究及应用

针对水轮发电机组调速器,提出集成化多冗余调速系统的研究方案,优化控制方式,增强系统稳定性与可靠性。创新性提出油压系统、机械控制系统、电气控制系统三合一的集成化运行方式。提出双冗余配置与三选二配置配合运行的控制方式,实现导叶位移传感器等装置的多位置、多冗余功能,大幅提高系统的容错能力和可靠性,保障机组安全稳定运行。

位置伺服永磁电机鲁棒性无差拍预测转速控制

为了提高永磁同步电机位置伺服系统的控制性能,该文提出一种鲁棒性无差拍预测转速控制策略。首先,根据无差拍控制原理对速度环和电流环进行设计。其次,采用增量模型消除了永磁磁链对电流预测的影响。再次,设计扩展状态观测器,对参数不匹配、负载和逆变器非线性造成的扰动进行观测。然后,根据位置伺服系统的特点提出一种补偿策略。最后,通过实验对提出的控制策略进行研究,实验结果表明,该方法能提高系统的稳态控制精度和动态响应速度。

模糊PID控制10 MN液压机阀控马达转速研究

设计了一种以液压马达驱动的10 MN液压机,为了研究液压机工作时的动态特性,以其电液伺服比例阀控液压马达速度控制系统为研究对象,利用AMESim和Matlab/Simulink两个软件独特的功能优势,搭建电液伺服比例阀控马达系统的机械模型和控制模型,进行联合仿真。对液压马达的转速采用模糊PID控制算法,并与传统PID控制算法进行比较分析。仿真结果表明:模糊PID控制算法在电液伺服比例阀控马达转速控制上,响应时间明显比常规PID控制策略更短,具有更小的超调量和更好的追踪性能,控制效果明显优于常规的PID控制方法。

基于浇包转角的自动倾转浇注控制系统设计

针对常见的倾转浇注过程中浇注设备浇注精度不足、自动化程度低等问题,设计自动浇注控制系统,并提出基于浇包转角的PLC控制策略。首先建立浇包在不同转角下浇注金属液体积与浇包转速的数学模型,然后设计倾转浇包PLC伺服控制系统,并通过触摸屏人机界面控制系统的启停与监测实时数据,实现了定速自动浇注。

基于改进自抗扰的往复式牵引装置速度控制

为解决往复式牵引装置速度波动的问题,分析引起往复式牵引装置速度波动的原因并提出解决方案。首先,对往复式牵引装置的伺服直驱液压系统进行研究,建立永磁同步电机及液压部分的数学模型,在AMESim软件中建立控制系统仿真模型;其次,为提高往复式牵引装置的控制效果,提出一种基于光滑fal(e,α,δ)函数和前馈扰动补偿的改进自抗扰控制器;然后,通过接口将AMESim软件与MATLAB-Simulink软件进行联合仿真研究,以0.2 m/min阶跃速度作为输入信号,得到控制系统响应时间为0.35 s,稳态精度为0.0015 m/min,相比改进前的控制系统响应速度更快、稳态精度更高;最后,通过实验平台对改进自抗扰控制器进行实验验证,结果表明实验曲线与仿真曲线较为吻合,验证了控制系统仿真模型的正确性,并将改进自抗扰控制器用于往复式牵引装置的速度控制,解决了往复式牵引装置速度波动的问题,提高了牵引出的管材制品的表面质量。

射流偏转板伺服阀小电流输出引发异响声问题及解决措施

针对射流偏转板伺服阀在液压马达速度闭环控制系统应用实例中伺服阀小电流工况下存在的异响声问题,通过对伺服阀射流口处流场进行仿真分析。确认异响声的原因为:射流偏转板伺服阀前置级供油压力高,在伺服阀射流前置级入射口形成气穴效应,引起小流量输出压力脉动增大,当压力脉动频率与产品结构固有频率接近时,谐振响应导致异响声。采用在射流偏转板型伺服阀前置级增加进油节流孔措施,在不损失伺服阀性能前提下,可抑制供油压力波动对控制级的影响,有效解决伺服阀小电流输出引起的异响声问题。

垂直变速变负载直线电机控制系统研究

以飞行器动导数实验装置上的直线电机为研究对象,针对电机在垂直方向上的变负载、变频率正弦振荡运动情况,通过理论与仿真分析,整定控制系统参数以获得较高的动态控制精度。推导直线电机动力学方程,建立直线电机的矢量控制模型;通过理论推导和MATLAB/simulink仿真对控制系统的参数进行整定;再通过实验对参数进行验证。实验结果表明:该方法得到的参数具有较高参考价值,并通过实验探究了速度和负载变化对电机跟随误差的影响规律。

基于S型速度曲线的液压伺服绞车自抗扰控制

由于参数不确定、系统非线性以及外部未知干扰等因素的影响,常常导致液压伺服系统难以获得较好的动态性能,针对此问题,提出将自抗扰控制技术应用于液压伺服绞车的速度控制。首先,介绍了液压伺服绞车的工作原理,建立了液压伺服系统的数学模型,并推导出液压伺服系统的状态空间方程;其次,根据液压伺服系统的状态空间方程,设计五阶线性扩张状态观测器和线性误差反馈控制律,并构建四阶线性自抗扰控制器;然后,根据液压伺服系统在快速接近工况时的速度变化要求,规划了S型速度曲线作为液压伺服系统仿真模型的输入信号;最后,在Simulink软件中搭建了液压伺服系统仿真模型,并将四阶线性自抗扰控制器(Linear Active Disturbance Rejection Controller,LADRC)和比例积分微分(Proportion Integration Differentiation,PID)控制器引入液压伺服系统,对比研究了2个控制器对液压伺服系统动态性能的影响。仿真结果表明,相比于PID控制器,液压伺服系统在四阶LADRC的作用下,响应速度更快,跟踪精度更高,抗外界干扰能力更强。

某型航空发动机桨速调节器设计研究

螺旋桨桨速调节器通过引导控制滑油进入变距腔实现桨叶角的改变从而控制螺旋桨桨速的大小。提出了一套采用电液伺服阀、电磁阀控制分油活门架构的桨速调节器设计方案。以设计需求分析为出发点,在明确了调节器的组成、工作原理的基础上进行了理论校核,同时基于AMEsim仿真软件,搭建桨速调节器仿真模型,进行仿真研究。结果表明,上述设计方案能够满足所配装航空发动机使用需求,实现其设计目标的全部功能,具有一定的置信度。为桨速调节器的研发设计提供参考。

基于微分前馈的高速冲压液压机电机伺服控制研究

高速冲压液压机的电机转速控制能力较差,导致液压机无法在短时间内实现稳态运行,造成高速冲压液压机运行稳定性较差的问题,为此,提出基于微分前馈的高速冲压液压机电机伺服控制方法。使用传递函数,构建高速冲压液压机电机数学模型。将数字模型导入MATLAB软件中,使用MT法提取高速冲压液压机电机运行速度参数。使用微分前馈技术,构建电机伺服控制器,实现对高速冲压液压机的控制。构建实验环节,对此方法的应用效果进行分析。实验结果表明,所提方法可在多种环境下实现对高速冲压液压机电机转速的控制,并在最短时间内达到高速冲压液压机稳态运行。