Quantitative feedback theory and zero phase error tracking control combined robust control for radar truck leveling simulator

Radar leveling system is the key equipment for improving the radar mobility and survival capability. A combined quantitative feedback theory (QFT) controller is designed for the radar truck leveling simulator in this paper, which suffers from strong nonlinearities and system parameter uncertainties. QFT can reduce the plant uncertainties and stabilize the system, but it fails to obtain high-precision tracking. This drawback can be solved by a robust QFT control scheme based on zero phase error tracking control (ZPETC) compensation. The combined controller not only possesses high robustness, but greatly improves the system performance. To verify the effiectiveness and the potential of the proposed controller, a series of experiments have been carried out. Experimental results have demonstrated its robustness against a large range of parameters variation and high tracking precision performance, as well as its capability of restraining the load coupling among channels. The combined QFT controller can drive the radar truck leveling platform accurately, quickly and stably.

基于ZPETC和DOB的直线电机控制器设计及实验研究

直线电机驱动系统中存在的负载力、推力波动等干扰力会引起跟踪误差,降低跟踪性能。干扰观测器可以检测并补偿干扰,有效提高系统的抗干扰能力。前馈控制是提高系统跟踪性能的另一种方法,如直接速度前馈控制器、零相位误差跟踪控制器等,可以有效提高系统带宽,提高跟踪性能。针对直线电机在抗干扰和动态响应方面的需求,该文研究了基于直接速度前馈控制器、零相位跟踪控制器和干扰观测器的直线电机控制方法,并给出实验结果。结果表明,直接速度前馈控制器使位置能够无静地跟踪二阶指令输入,干扰观测器能够很好的抑制推力波动和摩擦力的影响,零相位跟踪控制器能够提高位置闭环带宽,改善跟踪性能,特别是三阶位置指令输入时的跟踪误差。

基于ZPETC-FF和DOB的精密运动平台控制

光刻机的工件台和掩模台采用长行程直线电机宏动跟随平面电机高精密微动的复合运动方式,实现系统高动态纳米级精度的跟踪定位.为减小平面电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机精密运动平台的跟踪精度.提出一种零相位误差跟踪控制器加前馈(ZPETC-FF)和干扰观测器(DOB)相结合的复合控制方法,以提高直线电机宏动精密运动平台的运动精度.ZPETC-FF作为前馈跟踪控制器,有效提高了系统带宽和跟踪性能,减小了系统的动态跟踪误差;DOB作为鲁棒反馈控制器,补偿了外部扰动、未建模动态和系统参数摄动等,有效提高了系统的抗干扰能力.实验表明,所提出的控制方法与传统的控制方法相比,不仅提高了系统的动态跟踪性能,而且还具有更强的抗干扰能力.

基于DOB和ZPETC的PWM驱动快速反射镜控制方法研究

针对高精度音圈电机快速反射镜PWM驱动方法存在的问题,对快速反射镜控制方法进行了研究。设计了基于干扰观测器(disturbance observer,DOB)和零相差跟踪控制器(zero phase error tracking controller,ZPETC)相结合的鲁棒控制方法。通过系统辨识实验建立了音圈电机快速反射镜的动态模型,利用半实物仿真平台对控制系统的动态性能进行了测试,给出了被控对象的实验记录测量数据及其开环幅频特性曲线bode图。研究结果表明,基于干扰观测器和零相差跟踪控制器的控制方法补偿了外部扰动、模型不确定性以及机械非线性等因素对控制系统性能的影响,系统带宽达到150 Hz以上,快速反射镜伺服系统能够满足光电跟踪系统对快速反射镜的快速性和高精度要求,新方法在性能上有显著的提高,在实际工程中具有较高的应用价值。

最优ZPETC在伺服跟踪控制中的应用

在高精度伺服跟踪控制系统中,为使输出响应能完整地跟踪输入指令,不仅要求输出与输入之间的相位差为零,而且要求幅值一致,通常采用零相位误差跟踪控制器(ZPETC)作为前馈控制器,补偿相位误差,但同时也产生一定的增益误差。为改善ZPETC的跟踪性能,提出一种基于L2-范数优化的前馈控制器设计方案,通过选取适当的目标函数,设计出最优的数字前置滤波器(DPF),将此滤波器与ZPETC串联构造成最优ZPETC。仿真结果表明,该优化设计方案,既补偿了相位误差,又改善了系统的增益性能,从而提高了系统的跟踪精度。

永磁直线同步电机的零相位H_∞鲁棒控制研究

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统,提出了一种将零相位误差跟踪控制(ZPETC)和H∞鲁棒控制相结合的二自由度鲁棒跟踪控制策略.以解决系统的快速而精确的跟踪控制性能和抗扰性能之间的矛盾.零相位误差跟踪控制器保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而H∞控制器克服了负载扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性能.仿真实验结果表明,该方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性.

数控机床直线电机进给伺服驱动的摩擦力和扰动抑制措施

针对永磁直线同步伺服电机 (PMLSM)直接驱动数控机床伺服系统 ,提出了一种基于摩擦力和扰动补偿的零相位误差跟踪控制策略。以解决摩擦力和扰动对系统性能的影响。零相位误差跟踪控制器保证了快速性 ,使系统实现准确跟踪 ;而补偿制器克服了摩擦和扰动等不确定性影响 ,保证了系统具有较强的鲁棒性和定位精度。仿真结果表明 。

电动车回馈制动的零相位误差跟踪控制研究

电动车回馈制动的特性对控制策略提出了越来越高的要求,为提高系统的控制精度和响应速度,将零相位误差跟踪控制(ZPETC)引入电动车回馈制动控制中。分析了ZPETC的控制原理,设计电动车回馈制动的ZPETC控制系统,建立了仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明ZPETC可以十分有效地提高电动车回馈制动跟踪效果,将具有广泛的应用前景和实际意义。

中凸变椭圆活塞直线伺服系统的变增益零相位误差跟踪滑模控制

针对中凸变椭圆活塞直线伺服驱动系统,提出了变增益零相位误差跟踪—滑模控制这一新型控制策略,以提高系统的跟踪性能和抗扰性能。它结合了变增益零相位误差跟踪控制器的理想跟踪特性与滑模控制器的抗扰动能力的优点,并采用扰动观测器对负载扰动进行估计和补偿,从而保证了中凸变椭圆活塞直线伺服驱动系统的快速稳定性。仿真结果表明,采用这种控制策略可以十分有效地减小中凸变椭圆活塞直线伺服驱动系统的跟踪误差。

变增益零相位跟踪控制交流位置伺服系统研究

针对交流位置伺服系统中零相位跟踪控制器对建模误差、系统参数变化相当敏感的缺点，提出了一种简单有效的设计零相位跟踪控制器的方法──变增益零相位跟踪控制，仿真结果表明，采用这种零相位跟踪控制器来减少位置伺服系统的跟踪误差是十分有效的．

像移补偿快速反射镜时频特性优化控制

为了进一步优化像移补偿快速反射镜的时域和频域特性，进而提高运动相机所拍摄照片的清晰度，设计了基于线性扩张状态观测器（LESO）、零相位误差跟踪控制器（ZPETC）和卡尔曼滤波器的控制系统。首先，建立了音圈电机驱动型快速反射镜的数学模型。然后，阐述了LESO、ZPETC和卡尔曼滤波器的原理。最后，对被控对象进行了实验研究。阶跃响应曲线显示，系统调节时间达到2．5ms，与比例-积分-微分（PID）控制系统相比，系统相对误差在小于1％时能够以更快的速度收敛到零。伯德图显示，系统带宽达到369Hz，是PlD控制系统的1．5倍以上，同时减少了接近一半的相位滞后。在加入干扰后，系统平均相对误差达到0．028％，比PID控制系统减少了75％。相机拍摄的照片表明，该控制方法使得照片的主观视角效果和客观评价指标参数都有所提高。

像移补偿快速反射镜时频特性优化控制(英文)

为了进一步优化像移补偿快速反射镜的时域和频域特性,进而提高运动相机所拍摄照片的清晰度,设计了基于线性扩张状态观测器(LESO)、零相位误差跟踪控制器(ZPETC)和卡尔曼滤波器的控制系统。首先,建立了音圈电机驱动型快速反射镜的数学模型。然后,阐述了LESO、ZPETC和卡尔曼滤波器的原理。最后,对被控对象进行了实验研究。阶跃响应曲线显示,系统调节时间达到2.5 ms,与比例-积分-微分(PID)控制系统相比,系统相对误差在小于1%时能够以更快的速度收敛到零。伯德图显示,系统带宽达到369 Hz,是PID控制系统的1.5倍以上,同时减少了接近一半的相位滞后。在加入干扰后,系统平均相对误差达到0.028%,比PID控制系统减少了75%。相机拍摄的照片表明,该控制方法使得照片的主观视角效果和客观评价指标参数都有所提高。

高速雕刻头的零相位误差跟踪控制研究

针对凹版印刷电子雕刻制版设备中关键零部件的控制问题,对工作频率为8 000 Hz的雕刻头进行了零相位误差跟踪控制研究。基于DSP和FPGA,开发了伺服刷新周期为1μs的实时运动控制平台,建立了双质量-弹簧系统动力学模型,采用扫频方法获得了系统幅频和相频响应特性;基于子空间方法,建立了精确数学模型,并基于系统数学模型,提出了采用低通滤波器限制控制器输出的零相位误差跟踪控制;通过仿真确定了低通滤波器带宽。研究结果表明:该控制器改善了系统的阶跃响应动态特性,提升了系统响应速度,系统上升时间减少了25μs;并抑制了谐振振动,验证了该控制算法的有效性和工程可实现性。