基于滑模交叉耦合的双永磁电机转速同步控制

为降低双永磁电机在动态过程和扰动情况下的速度同步误差,研究了一种基于电流参考切换和滑模交叉耦合控制的方法。首先,建立了交叉耦合控制下的系统模型,并分析交叉耦合控制的作用机理;通过频域分析证明其能够降低速度同步误差,并给出了交叉耦合控制器参数设计方法;然后,为提升扰动情况下的速度同步误差收敛时间,提出了基于滑模的交叉耦合控制方法;最后,使用电流参考切换解决动态过程中受最大电流限制造成的速度同步性能不佳问题。实验结果表明,基于电流参考切换的滑模交叉耦合控制能够使扰动下速度同步误差收敛更快,同时有效降低动态过程中的速度同步误差。

双开关磁阻电机的改进交叉耦合同步控制

为增强两台开关磁阻电机(SRM)这一高度非线性被控对象的同步跟随性,降低不确定扰动造成的同步性能下降的影响,结合单神经元PID算法提出一种双SRM的改进型交叉耦合同步控制策略。建立并分析SRM的数学模型,结合基于单神经元PID算法的改进交叉耦合同步控制策略和基于有限元法的SRM静态特性参数,在MATLAB/Simulink搭建双SRM转速交叉耦合同步控制模型并进行稳态和动态性能仿真分析。结果表明,改进后的双SRM交叉耦合同步控制策略,对比传统交叉耦合同步控制策略,使得双SRM的转速同步控制的动态响应能力、抗负载扰动能力以及转速跟随能力更优。

磁浮列车机械制动系统交叉耦合控制方法

机械制动系统在制动过程中产生一定的能量消耗,若控制策略不合理,容易导致制动能耗过大,影响磁浮列车的正常运行,为此,提出磁浮列车机械制动系统交叉耦合控制方法。根据磁浮列车机械制动系统结构框架,计算液压力伺服系统的传递系数和闸瓦与轨道之间的摩擦系数,以此获取磁浮列车机械制动系统传递函数。根据该传递系数,引入气隙、速度双重同步交叉耦合控制器,求取气隙同步误差和扰动量,获得交叉耦合控制结果。利用果蝇优化算法(fruit fly optimization algorithm,FOA)对该控制器的控制参数实施参数寻优,得到最优控制参数,进而实现磁浮列车机械制动系统交叉耦合稳定控制。实验结果表明,所提方法能够获取最优控制参数,并提高控制精度和效率。

一种进给伺服系统非线性PID交叉耦合控制

提高多轴伺服系统的轮廓跟随性能是现代计算机数控加工的重要应用之一。针对传统交叉耦合控制方法对自由曲线轨迹的轮廓跟踪精度较差以及传统PID控制系统抗扰性和鲁棒性较差的问题,提出一种基于自抗扰控制的交叉耦合轮廓误差补偿综合控制策略,该策略由用于位置环反馈控制和轮廓误差补偿的新型非线性PID(NLPID)、位置伺服控制器TNP-ADRC和基于NLPID的变增益交叉耦合控制器组成。在MATLAB/Simulink环境下对方波信号跟踪和标准圆轮廓加工过程中轮廓误差的变化情况进行仿真,仿真结果表明:与传统PID交叉耦合控制相比,该方法不仅能够有效提高系统的鲁棒性以及抗干扰能力,并且能够显著提高多轴运动控制系统的轮廓加工精度。

改进型交叉耦合双电机比例同步控制研究

针对双无刷直流电机同步控制难以满足转速比例同步控制和高精度控制问题,在交叉耦合控制结构的基础上,提出了一种改进型交叉耦合控制结构,并引入模糊控制算法,设计了模糊PID控制器。通过分析无刷直流电机的数学模型,结合模糊PID控制和空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM),在MATLAB/Simulink仿真实验平台上对改进型交叉耦合控制进行了仿真分析。仿真结果表明,改进后的交叉耦合控制可以实现双无刷直流电机的转速比例同步控制,在启动、升速和负载突变阶段,模糊PID相较于传统PID控制,同步误差分别减少了4%、24%和22%,控制精度更高,具有更好的稳定性与鲁棒性。

H型平台双环交叉耦合滑模同步控制

为提高H型平台双直线电机运动控制系统的抗干扰能力和同步运动性能,提出一种基于位置环和速度环双环偏差的交叉耦合滑模同步控制方法。采用交叉耦合算法建立双直线电机偏差(跟踪误差)的耦合关系,输出同步误差,并结合滑模控制器,实现跟踪误差与同步误差的同时收敛。基于仿真实验对比分析单位置环、单速度环和位置-速度双环3种交叉耦合结构的滑模控制在扰动输入后的位置跟踪性能和同步控制性能。仿真结果表明:位置-速度双环控制方的电机位置跟踪性能和同步控制性能较单位置环控制方法分别提升60.6%和51.95%,较单速度环控制方法分别提升85.0%和41.91%,为平台的同步性控制应用提供了参考。

基于迭代学习交叉耦合的轮廓误差控制方法研究

针对进给伺服系统传统控制方法产生的各轴特性不匹配、控制精度不佳、抗扰动能力不足等问题,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)和迭代学习交叉耦合控制(ILCCC)的轮廓跟踪控制算法。对于空间任意轮廓曲线,所提算法在三轴联动条件下,通过不断的迭代学习过程,优化分配给各轴的轮廓误差补偿量,加快伺服轴动态响应的同时,有效抑制伺服系统的轮廓误差。在仿真平台下建立控制器数学模型,对空间直线和空间螺旋线轨迹进行了三维跟踪验证。研究结果表明:与ADRC控制算法和ADRC+PIDCCC控制算法相比,ADRC+ILCCC控制算法在轮廓误差的最大绝对值、累计值以及平均值等指标上均有很大改善,证明了所提算法的优越性。

基于交叉耦合式控制的马达行走同步性研究

探讨了交叉耦合式马达同步控制的可行性。介绍了交叉耦合式的同步控制原理,搭建相应的同步控制数学模型,构建传递函数框图。通过在整机上进行实验,分析交叉耦合式控制在空载和带载两种情况下马达的转速响应曲线、左右马达转速误差曲线,得出结论,交叉耦合式控制马达具有较好的同步性,但会牺牲一定的响应时间,可根据实际情况选择不同控制策略。

基于相邻交叉耦合的多感应电机滑模同步控制

高精确度多感应电机同步控制是现代制造业和传动系统最关键的问题之一。感应电机是一个多变量、非线性对象,而现有的多电机同步控制策略多采用简化的一阶感应电机模型,难以满足高精确度的同步控制要求。基于转子磁场定向下的感应电机数学模型,采用相邻交叉耦合控制结构,利用滑模变结构控制方法设计了一种结构简单的多感应电机同步控制策略,并采用一种简单的方法消除抖振现象。与相邻交叉PID控制策略进行的对比仿真表明,该控制策略具有较高的同步精确度和较强的鲁棒性。

UPFC的交叉耦合控制及潮流调节能力分析

研究了UPFC控制传输线路潮流能力,通过对系统功率平衡及UPFC的潮流控制特性分析,在三维空间中绘出了UPFC各部分的功率运行曲面,为有效选取UPFC各部分的功率容量和判断潮流控制方案的可行性提供了一个直观的手段,说明了在UPFC中采用交叉耦合控制的可行性。利用串联变换器注入传输线路电压的d轴分量控制传输线路上的无功潮流,用q轴分量控制传输线路上的有功潮流。控制系统设计中利用频率特性法得到了功率环PI调节器的参数。实验结果表明采用文中所述的控制策略能够使UPFC有良好的潮流调节性能。

直接驱动XY平台轮廓误差分析及法向交叉耦合控制

在直线电机直接驱动XY平台中,负载扰动、机械延迟以及两轴驱动系统参数不匹配等因素影响轮廓加工精度。采用H∞速度反馈控制、零相位误差跟踪控制(ZPETC)与法向交叉耦合控制相结合的策略对两轴的运动进行协调控制以提高轮廓加工精度,实现跟踪误差与轮廓误差的同时减小。H∞控制在速度环通过反馈作用消除负载扰动因素的影响,使系统具有较好的鲁棒性。ZPETC基于零、极点对消和相位对消提高系统跟踪精度。法向交叉耦合控制作用于两轴之间,将轮廓误差作为直接被控量进行实时补偿控制,有效地提高了轮廓精度并简化了控制器设计。仿真结果表明,所设计的控制系统具有较好的跟踪性、鲁棒性和轮廓精度。

机器人灵巧手基关节交叉耦合同步控制

为了提高机器人灵巧手基关节的轨迹跟踪精度,提出了包含同步误差和位置误差反馈项及平滑鲁棒非线性反馈补偿项的交叉耦合同步控制策略,并建立了手指动力学模型.基于李亚普诺夫稳定性理论证明了所提出的控制策略能够使同步误差和位置误差均收敛到0,并且保证了系统的渐近稳定性.与传统非同步控制的PD加摩擦力补偿算法和轨迹跟踪控制算法进行比较,实验结果验证了所提出控制策略的有效性.

基于高精度轮廓误差估计的交叉耦合控制

在交叉耦合控制中,轮廓误差估计公式不仅用于估计轮廓误差大小,而且用于确定交叉耦合系数。估计公式的准确性直接影响轮廓控制精度,传统公式在大曲率位置存在明显估计误差。针对平面自由曲线的轮廓误差估计,研究点-曲线距离函数的微分特性,利用距离函数的Taylor展开提出高精度二阶估计方法,并指出基于密切圆近似的传统二阶方法在象限切换时存在的计算问题,同时对传统公式进行修正。在此基础上设计综合位置闭环反馈和交叉耦合控制器的轮廓跟踪控制器,并结合NURBS曲线进行两轴控制试验。试验结果表明:所提出的二阶方法相比于传统公式轮廓误差估计精度更高;基于所提出的二阶方法和传统公式设计的交叉耦合控制器,前者相比于后者可以显著提高轮廓控制精度。

基于交叉耦合控制的双电机同步控制系统研究

为了提高控制精度,对双电机位置同步性能进行了研究。建立了基于虚拟主轴的双电机位置同步控制系统模型。推导了双电机位置误差传递函数数学模型,并分析了典型输入情况下的位置同步误差。设计了交叉耦合控制器,实现双电机同步位置误差的检测与补偿修正。利用MATLAB对双电机位置同步的典型输入进行仿真,并构建了同步控制实验系统。仿真和实验结果表明,基于交叉耦合控制方式的双电机位置同步控制系统具有良好的抗扰动性能,在阶跃、斜波等典型输入情况下,位置同步控制精度至少可提高10倍。

基于交叉耦合与交叉解耦的UPFC控制性能对比

交叉耦合与交叉解耦控制是统一潮流控制器(UPFC)的2种主要控制策略,两者内环相同而外环有显著差异。交叉耦合以线路潮流为控制对象,控制结构简单易于实现,属于直接控制方式;交叉解耦的外环控制由电流反馈环与比例积分(PI)控制相结合,以线路电流为控制对象,具有快速调节潮流的能力,属于间接控制方式。交叉耦合不依赖于电流反馈,通过外环PI调节器对线路潮流进行独立调节,因此具有较好的鲁棒性;交叉解耦通过电流环解耦,具有解耦完全的特点。单相接地短路实验体现出交叉解耦控制在三相不平衡状态下迅速限制潮流冲击分量的特点。通过实验波形和仿真分析,对交叉耦合与交叉解耦的控制性能特点予以了证实,并针对交叉解耦控制鲁棒性较差的缺陷,提出了PI控制器的智能化和线路参数在线辨识2条改进途径。

基于零相位误差跟踪控制器的轮廓误差交叉耦合控制

针对高精密轮廓加工,在分析系统轮廓误差的基础上,通过减小跟踪误差来间接减小轮廓误差,提出了将交叉耦合控制器和零相位误差跟踪控制器相结合的控制策略。交叉耦合控制器用以增加各轴之间的匹配程度,以减小轮廓误差;零相位误差跟踪控制器作为前馈跟踪控制器,提高了快速性,使系统实现准确跟踪。仿真结果表明所提出的控制方案是有效的,能达到良好的轮廓跟踪效果,从而提高了轮廓加工精度。

交叉耦合算法的超精密数控机床伺服控制

超精密加工的轮廓精度控制直接影响到工件的加工精度 ,交叉耦合控制算法通过对两轴进行协调而影响轮廓控制精度。文章在分析超精密数控机床误差模型的基础上 ,将变增益交叉耦合控制算法引入超精密数控机床的伺服控制。实验结果表明 :变增益交叉耦合控制算法可以在不改变位置环的情况下 ,有效地提高系统的轮廓精度。

相邻交叉耦合直线开关磁阻电机位置同步控制

多直线开关磁阻电机同步控制系统在工业生产中具有十分重要的应用价值,但目前对此问题的相关研究还较少。针对多台直线开关磁阻电机的位置精确同步控制问题,基于相邻交叉耦合运动控制策略,结合各电机位置误差与位置同步误差构造新的误差状态变量,采用系统辨识法获得电机模型参数,提出多台直线开关磁阻电机位置同步控制算法。对三台直线开关磁阻电机构成的运动控制系统进行的仿真和实验研究结果表明,该算法在保证电机精确跟踪输入信号的同时取得良好同步控制效果,验证了文中方法的有效性。

数控机床多轴联动伺服电机的零相位自适应鲁棒交叉耦合控制

针对驱动多轴联动数控机床的高精度永磁同步电动机交流伺服系统,在分析系统轮廓误差的基础上,提出了将零相位误差跟踪控制器(zero phase error tracking controller,ZPETC)、自适应鲁棒控制器(adaptive robust controller,ARC)和交叉耦合控制器(cross coupling controller,CCC)相结合的控制策略。ZPETC提高了系统动态响应的快速性,消除系统的滞后现象,实现准确跟踪;ARC克服系统参数变化、负载扰动等不确定性因素的影响,增强系统的品质鲁棒性和稳定性;CCC用以消除各轴之间的增益参数和动态参数不匹配的影响。仿真分析表明所提出的控制方案有效,可提高零件的轮廓加工精度。

直线电机XY平台交叉耦合迭代学习控制

针对直线电机XY平台进行周期性轮廓加工时产生的周期性轮廓误差,设计了将迭代学习控制与交叉耦合控制相结合的交叉耦合迭代学习控制器.利用实时轮廓误差估计模型估算出轮廓误差,通过迭代学习控制器削弱周期性轮廓误差,按交叉耦合增益的关系来分配X、Y轴的补偿量,实现对周期性轮廓误差的实时补偿.理论推导与仿真结果表明,该方案不仅有效减小了直线电机XY平台的轮廓误差,而且增强了系统的鲁棒性.