轧机两侧液压伺服位置系统自抗扰同步控制

针对轧机传动侧和操作侧液压伺服位置系统存在不一致性而引起两侧位置不同步的问题,提出一种自抗扰同步控制方法.首先建立了液压伺服位置同步系统动态机理模型,并在考虑两侧位置伺服系统都具有参数摄动及外负载波动的情况下,设计了扩张状态观测器对同步系统中不确定性和不一致性进行估计,并采用状态误差反馈律给予主动补偿,同时消除同步误差.仿真和实验结果表明,所提出的同步控制方法能够使两侧液压伺服位置系统动态响应和稳态特性保持一致,并提高了单侧子系统的动态性能及抗干扰能力.

具有输入饱和的电液伺服位置系统自适应动态面控制

针对具有非线性、参数不确定性及输入饱和问题的电液伺服位置系统,提出了一种自适应动态面控制器的设计方法.该方法充分考虑饱和特性,利用双曲正切函数和辅助控制信号对系统非线性模型进行等价变换,进而采用动态面方法设计抗饱和控制器.设计过程中引入Nussbaum函数,以补偿输入饱和引起的非线性项.通过构造合适的Lyapunov函数,证明闭环系统的所有信号一致最终有界.仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的跟踪效果,并有效地削弱了输入饱和对系统造成的不良影响.

冷带轧机液压伺服位置系统的鲁棒输出反馈控制

针对具有参数不确定、不可测状态和未知外负载力的冷带轧机液压伺服位置系统,提出一种基于未知输入观测器的鲁棒输出反馈控制方法.首先,将含有外负载力的干扰项视为未知输入,构造未知输入观测器,然后基于所构造的观测器设计鲁棒输出反馈控制器.理论分析表明,所提出的控制方法能够保证闭环系统是一致有界稳定的,并具有鲁棒H∞性能.最后对某个650mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统进行仿真研究,结果验证了所提出方法的有效性.

轧机液压伺服位置系统的自适应输出反馈控制

针对具有不可测状态、未知参数和非线性的轧机液压伺服位置系统,提出一种基于高增益观测器和参数估计器的自适应输出反馈控制算法。所构造的高增益观测器不依赖于系统输入和参数估计值,它只用于估计系统状态,所设计的动态反馈控制器包括:用于保证系统稳定性的主反馈部分和抵消外部扰动和一些不确定性的补偿部分。理论分析表明,所提出的控制算法能够保证闭环系统的所有信号有界,且系统状态及其估计误差的最终收敛边界依赖于观测器的高增益值。以某650 mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统为例进行仿真,仿真结果验证了所提出算法的有效性。

基于模糊干扰观测器的电液伺服位置系统自适应反步控制

针对具有输入饱和的非对称缸电液伺服系统的位置跟踪控制问题,提出一种基于模糊干扰观测器的自适应动态面反步控制方法。首先,为便于系统控制器的设计,将系统模型等价转化为严格的反馈形式,并考虑了伺服阀控制信号存在的输入饱和问题;其次,通过构造模糊干扰观测器对系统中由参数摄动、负载扰动等构成的复合干扰进行了观测估计;再次,将反步控制与动态面控制相结合完成了非对称缸电液伺服位置系统控制器的设计,有效地增强了系统的鲁棒稳定性,并解决了反步控制中的“计算膨胀”问题;稳定性分析结果表明,闭环系统的所有信号均一致最终有界。最后,基于某650 mm冷带轧机电液伺服系统的实际数据进行了仿真对比研究,仿真结果验证了所提方法的有效性。

电液伺服位置系统的变结构自适应鲁棒控制

该文建立了电液伺服位置系统的带有时变参数和非线性特性的三阶模型。在此基础上,基于滑模控制理论,对其设计了一种具有参数自适应能力的自适应滑模变结构控制器。从初始状态到达滑模面这段运动时间内和在滑模面上运动时,依赖于一个时间函数使系统在两个不同的控制律之间进行切换,以满足不同运动阶段的要求。此外在应用变结构控制的同时,通过参数自适应来消除系统不确定性对控制性能的影响,进而增加了系统的鲁棒性。然后基于李亚普诺夫稳定性理论证明了所设计系统的渐近稳定性。最后将此方法应用于冷轧机电液伺服位置系统进行仿真,结果表明这种针对不同运动阶段的特点所设计的控制器满足了变结构控制的可达条件,达到了减小系统到达滑模面的时间和削弱抖振的目的。与传统的变结构控制对比,该文所设计的控制器在减小响应时间、抑止超调和提高鲁棒性方面都具有先进性。

气动比例/伺服位置系统扰动观测补偿控制的研究

通过对气动比例 /伺服位置控制系统的静 /动特性的分析 ,提出了用于气动比例 /伺服系统的扰动观测补偿器 ,仿真及实验表明 ,该方法可有效地改善气动比例 /伺服系统的刚性差、抗外界干扰性差等弱点。

轧机液压伺服位置系统的无模型自适应控制

针对轧机液压伺服位置系统存在参变量多、强耦合等非线性因素,难以建立系统精确数学模型的问题,将无模型自适应控制算法应用于轧机液压伺服位置系统中;该算法仅使用被控系统的在线或离线输入/输出(I/O)数据便可完成控制器的设计,无需任何系统数学模型信息,以解决传统控制算法对数学模型的依赖性问题。MATLAB仿真结果表明,无模型自适应控制算法具有更快的收敛速度和更小的稳态误差,并且对扰动的鲁棒性更好。

基于加性分解的轧机液压伺服位置系统控制

针对具有参数不确定性、非线性模型和状态不可测的轧机液压伺服位置系统,提出一种基于加性分解(additive-state-decomposition,ASD)动态逆原理的控制算法。该原理首先将轧机液压伺服位置控制问题分解为两个子问题,即线性时不变主系统的跟踪问题和次系统的镇定问题,然后利用动态逆设计出系统的控制器,最后将所设计的控制器应用于某1 450 mm四辊可逆轧机进行仿真,并与传统PID轧机液压伺服位置系统控制进行对比分析。仿真结果表明:该控制器能够抑制外部负载扰动大幅度变化和不确定性因素对系统的影响,保证系统位置跟踪精度且具有良好的鲁棒性和平稳的控制输入,其效果优于PID控制。

轧机两侧液压伺服位置系统自抗扰同步控制

随着社会经济与科学技术的飞速发展与不断进步,对钢铁板材质量要求越来越严格,这使得在高速轧制过程中对控制精度的要求越来越高。液压伺服位置系统在板材轧制控制系统中占据着至关重要的作用,因此,文章就液压伺服位置系统自抗扰同步控制进行探究。

直流电机位置伺服系统新型控制策略研究

针对伺服系统控制器参数设计的复杂性和系统抗干扰性低的问题,设计了内模PID速度控制器和基于指数趋近律的滑模变结构位置控制器,并通过李雅普诺夫理论对系统的稳定性进行分析。速度控制器采用内模PID控制,只调节滤波器参数λ,避免了因调参困难而影响伺服系统的控制精度;位置控制器采用滑模控制方式,对参数变化以及外界影响等因素具有强鲁棒性。仿真和实验结果表明,所提控制系统能够满足对直流伺服电机位置控制的快速性和准确性要求。

电液位置伺服控制系统设计与实验验证

针对电液位置伺服系统存在外部不确定性扰动和非线性等问题,采用基于敏感度分析(SA)和粒子群优化(PSO)的径向基函数(SAPSO-RBF)神经网络设计电液位置伺服控制系统。利用SAPSO-RBF神经网络估计伺服系统模型中的未知参数并设计伺服系统滑模控制器,同时搭建双出杆对称液压缸电液位置伺服控制系统实验装置。SAPSO-RBF神经网络滑模控制方法与传统滑模控制方法对比实验结果表明,SAPSO-RBF神经网络滑模控制方法具有更高的跟踪精度、更强的鲁棒性,并且系统抖振得到了有效抑制。

一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计

这里提出了一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计,以提高电液位置伺服系统的控制准确度。从电液伺服系统的构造出发,分析了其组成结果与工作过程。以外界输入电压为依据,求取了滑阀的动力学模型,通过液压缸两个子缸压力差值形成的负载压力,计算出了滑阀动态运动时产生的流量,并通过负载压力得出了负载的位移平衡方程,进而以滑阀位移、负载位移及输入电压等系统的状态参数,获取了电液伺服系统的动力学模型。引入超螺旋控制器和广义超螺旋控制器的一般表达形式,以输入电压误差及负载位移误差为依据,构造了系统的滑动面函数,并将滑动面函数的导师与超螺旋控制器相结合,构造了基于超螺旋控制器的滑模控制器,为了提高系统的收敛速度,在基于超螺旋控制器的滑模控制器的基础上,借助广义超螺旋控制器,构造了高阶滑模控制器,以对电液位置伺服系统进行控制。实验结果表明,所提算法不仅具有较好的响应速度,而且对电液位置伺服系统的控制准确度较高,在对目标轨迹跟踪时,所提方法比模糊干扰观测器方法的跟踪准确度提高了33.11%。说明所提方法对电液位置伺服系统具有较好的控制性能。

基于H_(∞)控制器的阀控非对称缸位置伺服系统控制

以阀控非对称缸位置伺服系统为研究对象,建立其数学模型;针对负载突变及油液弹性模量变化提出了H∞鲁棒控制方法,从频域上分析了控制器对系统动态性能和稳态性能的影响。采用AMESim和MATLAB/Simulink搭建了阀控非对称缸位置伺服系统的联合仿真模型,对不同工况下控制器的跟踪精度及抗扰能力进行仿真研究。最后,通过油缸加载实验测试平台对仿真结果进行进一步验证。结果表明:所设计的H∞控制器提高了系统的快速性和鲁棒性,相比于PID控制下系统正弦响应结果,H∞控制器的最大跟踪误差在无负载工况下降低了48.8%,在负载突变工况下降低了56.25%;同时阶跃响应时间缩短了7.5%。

电液位置伺服系统的RBF-ADRC控制仿真分析

电液位置伺服系统具有非线性、时变性、参数不确定性、负载扰动及测量噪声等问题,使得PID控制的电液位置伺服系统精度较低,在负载扰动和参数变化较大时,控制效果较差,ADRC能够有效解决此问题,但是ADRC参数过多,难以整定。针对此问题,采用RBF神经网络在线整定ADRC参数的方法,实现电液位置伺服系统ADRC控制的参数自整定。与传统控制对比,应用RBF-ADRC、ADRC、PID 3种控制算法对电液位置伺服系统的控制效果进行仿真分析。仿真结果表明:RBF-ADRC和ADRC控制具有更好的实时性、抗干扰能力和自适应能力,能够有效地解决电液位置伺服系统的高精度控制。

一种PMSM位置伺服系统的动态建模与控制

本文根据永磁同步电机(PMSM)的基本电磁关系及其动态数学模型建立了位置伺服控制模型,按照闭环负反馈控制原理,设计了具有电流、速度、位置三闭环的位置控制系统。首先,根据PMSM矢量控制的特性,利用3S/2S和2S/2R的坐标变换理论,建立了位置伺服系统在同步坐标系下的动态数学模型,同时给出了按照转子磁场定向的位置控制策略和算法;其次,研究了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的数字实现,并根据电机的数学模型,在MATLAB/Simulink环境中构建了三环模型,同时搭建了基于DSP实验样机。在仿真和实验中直轴、交轴以及速度和位置均采用PI控制,在控制参数的整定过程中,遵循先内环(电流环),后速度环,再位置环的增量调试原理,实现了同步电机的位置闭环控制;最后,对仿真结果和试验结果进行了对比分析,说明了模型的正确性和有效性。

电液位置伺服系统低阶自抗扰控制研究

电液位置伺服系统是一种时变非线性、外部扰动未知且数学模型复杂的高阶系统,对其采用的高阶自抗扰控制方法,需要整定参数较多,模型结构复杂,在实际工程应用中难以实现。针对这个问题,对电液位置伺服系统的一阶和二阶自抗扰控制(ADRC)性能进行研究,实现电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制。基于Simulink建立的电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制系统,给定阶跃和正弦信号指令,并对系统施加一个负载扰动力,分析系统的响应速度、准确性和抗干扰能力。结果表明,一阶和二阶自抗扰控制都可以使电液位置伺服系统达到稳定状态,且二阶非线性自抗扰控制系统响应速度更快,控制精度高,鲁棒性更强。

改进的PSO算法在电液位置伺服系统中的应用

论文参照了某一电液位置伺服系统的数据手册,建立了该系统的数学模型,并通过Matlab进行了仿真,结果表明此次数学建模是可行的。另外,为解决电液位置伺服系统中PID控制器参数调节困难以及系统的非线性和常规控制存在的缺点,结合论文提出的改进粒子群算法,设计了控制器参数自整定算法,并在Matlab中将改进的PSO算法和传统的PSO分别进行仿真。通过多次实验结果对比,验证得出结论:基于改进PSO算法的PID控制器参数自整定对伺服系统的静、动态控制效果更具优越性,且计算速度更快。

基于模型跟随自适应控制的电液位置伺服系统重构控制

航空机电系统中电液位置伺服系统(EHPSS)组件故障易引发连锁反应,对此,本文提出了一种基于模型跟随自适应控制的重构控制器。首先,根据电液位置伺服系统的组成结构、工作原理以及典型组件故障机理,分别建立其标称模型与故障模型;然后,结合模型跟随理论与Lyapunov稳定性理论,设计了模型跟随自适应重构控制器,该控制器不需要故障先验信息,仅根据故障系统的状态与参考模型状态之间的广义误差,在线调整自适应控制器参数,使得当时间趋向无穷大时,广义误差信号逐渐收敛于零,不仅可以保证系统的稳定性,还具有自适应速度快的优点;最后,通过多种故障情况下的位移跟踪试验,验证了该重构控制方法的重构控制能力和鲁棒性。本文所提出的建模与控制方法对于机电系统重构控制的未来研究具有参考价值。

基于核回归区间模型的电液位置伺服系统故障检测

针对电液位置伺服系统在运行过程中存在非线性、干扰性、复杂性以及参数不确定性等问题,提出了基于核回归区间模型的电液位置伺服系统故障检测方法。该方法利用反映系统诸多不确定性的无故障可测输入-输出数据,建立能控制核回归模型精度、又能平衡该模型结构复杂性的区间模型,用于判断电液位置伺服系统的实际输出是否越过系统健康运行时的区间输出,进而实现故障检测。该方法由于考虑了基于区间的动态阈值对故障进行检测,消除了传统的固定阈值易引起故障误报现象,所以具有一定的自适应性能力。实验论证了所提出的故障检测方法,可用于电液位置伺服系统故障的实时检测。