接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制技术

为提高接触器的动作特性一致性,该文提出接触器无传感器的分合闸位移跟踪控制技术。首先,利用神经网络结合机械运动模型构建参数估计器,仅输入线圈电流即可实时估算全过程的电磁吸力、弹簧反力及动铁心位移。之后,在起动及分断过程中,采用基于模糊逻辑的位移外环控制吸力内环的双闭环结构,实现分合闸位移的实时精确跟踪;在保持过程中,仅采用吸力单闭环控制,通过设定合适的恒定吸力裕量使保持吸力始终大于反力,兼顾接触器的可靠保持和节能运行。通过仿真和实验验证方案的可行性,可知所提参数估计方法及闭环控制策略对电磁开关的高性能控制具有重要意义。

基于改进自适应高阶滑模的液压缸位移跟踪控制

电液伺服系统具有高度非线性、模型参数不确定等特点,给液压缸位移跟踪控制造成了困难。高阶滑模是一种变结构非线性控制方法,它可以实现系统的鲁棒控制,同时抑制系统的抖动,非常适用于电液伺服系统的控制。但高阶滑模也存在控制器的参数难以设置、系统响应速度慢的问题。对此,提出在自适应高阶滑模的基础上加入比例反馈的复合控制策略。针对高阶滑模的控制参数难以设置的问题,提出基于时滞控制理论的参数自适应调整算法,既保证了系统稳定又降低了控制信号的抖动幅值。在自适高阶滑模的基础上加入比例控制以提高系统的响应速度。建立了电液伺服系统的仿真模型,仿真结果表明:自适应高阶滑模使控制信号的振幅进一步减小,有效抑制了液压缸的抖动;加入比例控制之后,系统的响应速度大幅提升,位移跟踪误差也显著减小。

显微镜位移跟踪法在土工模型试验中的应用

在土工模型试验研究中,土体质点的位移跟踪成果能提供有关土的本构特性(如剪胀剪缩特征,剪切带的是否存在、滑移线轨迹)和密度变化规律等多方面的信息。本文建议了一种既易于实现和普及,又具有很高精度的位移跟踪方法——坐标读数显微镜直接测读法。本文描述了试验装置构造。它对轴对称课题的半模试验及平面课题的狭槽试验均适用。文中提出了从位移场转化为介质密度场和应变场的概念和方法,并对这种方法在两种土工模型试验中的应用进行了探讨。成果表明它有着广泛的应用和发展前途。

四辊卷板机侧辊位移跟踪控制

针对四辊卷板机侧辊位移跟踪控制存在负载变化、参数摄动和未建模动态等不确定性问题,提出一种基于非线性扰动观测器的自适应滑模控制策略。采用非线性扰动观测器在线获取并补偿等效扰动;针对引入非线性扰动观测器后的系统,采用反步法设计自适应滑模控制器,利用自适应律动态补偿扰动观测误差,以降低滑模控制器的切换增益。该设计方法放宽了滑模切换增益对系统不确定性上界的先验性要求,降低了外界干扰和系统不确定性对侧辊位移跟踪性能的影响。同时,采用李雅普洛夫方法证明了侧辊位移跟踪闭环控制系统的稳定性。根据工程实际参数进行仿真,结果表明,该控制策略对系统的不确定性,特别是负载变化具有较强的鲁棒性,可以满足侧辊位移快速、精确跟踪的要求。

压电陶瓷驱动器ECNLP动力学模型及其位移跟踪控制器的研究

针对压电陶瓷驱动器中存在的复杂非线性滞回动力学特性,首先建立了一种新型机电耦合非线性集总参数(Elec- tromechanical coupling nonlinear lumped-parameter,ECNLP)模型.该模型不仅能够准确、合理地刻画压电叠堆中的非线性滞回动、静态特性,而且充分考虑了驱动器中弹性和运动部件的动力学特性.基于此模型,利用微分几何的输入输出线性化原理,实现了该模型的精确线性化变换,并导出了相应的线性可控规范型子系统.根据该子系统,提出了一种基于LQ方法的压电陶瓷驱动器非线性位移跟踪控制系统,并进一步验证了余下内动态子系统的稳定性.最后,通过仿真计算检验了系统的控制效果。

基于固定时间干扰观测器的永磁直线同步电机位移跟踪动态面反步控制

针对存在参数摄动、负载扰动和未建模动态等不确定因素的永磁直线同步电机(PMLSM)位移系统,提出了一种基于固定时间干扰观测器的动态面反步控制方法。首先,通过构造干扰观测器对系统的非匹配不确定项和匹配不确定项进行观测估计,且其观测误差能够在固定时间内收敛于0;其次,将反步控制与动态面控制相结合完成PMLSM固定时间位移跟踪控制器的设计,有效避免了常规反步控制存在的“微分爆炸”问题,并简化了系统控制器的设计过程。理论分析表明,PMLSM位移系统在本文所提控制方法的作用下能够在固定时间内收敛。最后,与其他控制方法进行了仿真对比研究,仿真结果验证了所提方法的有效性。

离心-振动试验系统振动位移跟踪的高阶滑模控制

针对离心-振动试验系统的振动位移跟踪控制存在参数不确定性和干扰的问题,提出了一种基于高阶滑模的振动位移跟踪控制方法;首先介绍了高阶滑模控制基本原理,并建立了离心-振动复合试验系统数学模型,然后引入虚拟控制项,利用李雅普诺夫第二法推导出高阶滑模振动位移控制律;仿真结果表明该方法能够有效降低系统抖振,使得控制作用平滑连续,并实现振动位移跟踪的精确定位,具有较高的控制精度和可靠性。

高压断路器电磁类型操动机构的位移跟踪技术研究

采用选相开关技术,可抑制电力系统暂态过程。实现断路器的位移按照给定曲线运动,降低合闸分散性,提高选相精度。传统的永磁式选相开关采用黑盒控制模型,存在控制器参数选取较困难、控制精度较低等问题。为此,建立永磁操纵机构内部数学模型,将电磁场与力场耦合,设计双闭环控制器。在Simulink中搭建仿真控制模型,改变外部电容电压,对比传统的黑盒控制模型,双闭环控制模型精度较高。以DSP28335为主控芯片,设计硬件控制系统,搭建实验平台,进行大量合闸控制实验。实验结果表明,采取上述的控制策略,可有效的实现断路器位移跟踪控制,将断路器的合闸时间的分散性控制在±0.5 ms。

光电位移跟踪器系统测速标定方法的分析

本文介绍一种采用光电位移跟踪器与微机数据采集处理系统相结合的手段进行自动机位移曲线和速度曲线测试的新方法.通过对旧的速度标定方法不足之处的分析,提出了一种新的速度标定方法——积分标定法,使速度测试精度与效率明显提高.

气缸位移跟踪控制系统的研究

简叙了一种基于 PL C的 PID控制粘贴机的设计原理 ,着重分析气缸位移的动态特性 ,给出于在细分驱动下步进电机跟踪系统的硬件框图。此机具有通用性好 ,效率高 ,调整简单等特点。

连续性电液伺服系统位移轨迹的滑模跟踪控制

为解决电液伺服系统在零位附近运动时,系统跟踪活塞杆位移轨迹出现抖振问题,提出一种改进连续性电液伺服模型,采用滑模控制方法设计切换超平面和趋近律,在同一大气压下,建立电液伺服系统滑模跟踪控制器,将连续性电液伺服系统和传统的电液伺服系统进行建模仿真,分析电液伺服系统位移轨迹的跟踪控制精度。结果表明,在活塞杆位移跟踪轨迹时,相比传统电液伺服系统,连续性电液伺服系统平滑了2 kHz的抖振现象,且位移跟踪精度提高了5%。

基于鲁棒自适应的减震阻尼器试验台加载位移跟踪控制

减震阻尼器是用于建筑、桥梁、风电、管道等领域减震的核心零部件,减震阻尼器试验台是测试减震阻尼器动/静态特性的试验装置。针对减震阻尼器试验台在位移加载时实际位移与期望位移跟踪误差较大的问题,建立试验台液压伺服位移控制系统数学模型,设计鲁棒自适应控制器,并基于李雅普诺夫理论验证控制器的稳定性,提出一种基于鲁棒自适应的位移跟踪控制方法。搭建Simulink与AMESim联合仿真模型,对试验台电液伺服系统的控制方法进行仿真分析;搭建试验台并对比验证鲁棒自适应控制器与传统PID控制器的控制性能。结果表明:鲁棒自适应控制器具有较强的抗干扰能力,跟踪误差较PID控制器减少了55%,响应速度提高了66.7%,较大程度提高了试验台加载系统的位移跟踪控制精度。

动态非线性压电驱动机电耦合动力学系统建模及其宽带高精度位移控制系统

研究了压电陶瓷驱动器的复杂非线性滞回动力学系统建模及其位移跟踪控制问题。采用状态空间方程,建立了一种新型压电驱动机电耦合动力学系统集总参数模型。该模型首次将动态本征非线性集成到压电叠堆的滞回特性中,并考虑了驱动器中弹性和运动部件的动力学特性。在此基础上,利用微分几何的输入输出线性化方法,导出了一个简化的线性规范型子系统。根据该子系统设计了一种基于LQ方法的非线性位移跟踪控制系统。与现有控制系统的对比仿真表明,本文提出的控制系统不仅消除了驱动器的稳态定位误差,有效地实现了整体动态性能的最优化,而且将其在-3 dB的截止频率从638 Hz扩展到5 217 Hz,频带宽度提高了将近一个数量级,较好地改善了驱动器的高速频响特性。

基于线性扩张状态观测器的挖掘机电液系统滑模控制

无人驾驶挖掘机器人实际工作环境恶劣,为提高铲斗在负载扰动下的轨迹跟踪精度,建立了挖掘机电液系统非线性数学模型,设计了基于线性扩张状态观测器的滑模控制器(Sliding mode controller based on linear extended state observer,SMC-LESO)。根据铲斗油缸活塞杆位移信号,利用设计的线性扩张状态观测器对系统的速度、加速度及负载扰动和不确定因素进行估计,解决了系统参数难以测量的问题。在此基础上,设计了滑模控制器,并证明了该控制器的Lyapunov稳定性。为进一步验证该控制器的有效性,建立了挖掘机电液比例控制系统的联合仿真模型,并与PID控制器、滑模控制器的轨迹跟踪精度进行对比。仿真结果表明,该控制器可以有效抑制扰动,位移跟踪精度高、鲁棒性强。

GMA离散自适应滑模变结构位移追踪控制研究

超磁致伸缩作动器(GMA)有应变大、能量密度高和响应速度快的特点,在主动隔振领域具有广阔的应用前景,但是其自身材料的磁滞非线性导致其位移控制精度大大降低。为提高其控制精度,方便在实际工程中应用,提出一种前馈逆补偿和反馈控制相结合的位移追踪控制策略。首先,采用自由能磁滞模型表示GMA的磁滞非线性特性;然后,通过变步长的LMS自适应滤波器逼近自由能磁滞模型的逆算子,实现前馈逆补偿,反馈控制方面则采用离散自适应滑模变结构控制器来实现;再次,考虑到实际应用中的过程噪声和测量噪声的干扰,采用Kalman滤波器进行滤波,消除了位移跟踪控制中变结构控制量的抖振;最后,仿真试验分析了控制器的跟踪性能以及抗噪声干扰能力,验证了该控制策略的有效性和可靠性。

伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统模糊自整定P ID控制

伺服电机驱动连铸结晶器按期望规律振动是一种新型的驱动方式。本文针对常规PID控制对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移非线性系统难以实现理想控制效果的问题,设计了一种连铸结晶器振动系统的模糊自整定PID控制器。仿真结果表明,与常规PID控制相比,采用模糊自整定PID控制器能够实现连铸结晶器振动位移系统对期望波形的精确跟踪,且系统对外部负载转矩扰动、减速比不确定性和偏心轴机械零位初始偏差具有较强的鲁棒性。

自适应直接数字转换角度位移变送器的设计

采用自适应方式跟踪角度位移传感器的线性区间范围,检测内容以数字的形式直接上传给主控电路。其方法是以角度传感器特性曲线的线性范围作为A/D转换的参考电压,在单片机的控制下使参考电压中心与角度位移传感器转角零点保持一致。传感器输出量的A/D转换在单片机PIC16F873内进行,转换结果以数字形式输出。测试结果表明:本装置能够适应传感器线性段的整体漂移和中心点漂移,输出信号具有数字电路的噪声容限。

3-RPC型并联机器人模糊滑模轨迹跟踪控制研究

分析了直流伺服电机驱动的3-RPC并联机器人的运动学反解,并对其进行了轨迹规划;设计了传统滑模控制及模糊滑模控制,建立了仿真模型,并完成了各支路的期望运动的轨迹跟踪。仿真结果表明:模糊自适应增益滑模控制比传统滑模控制精度更高,响应时间明显更快,更能有效地消弱控制中带来的抖振现象。

压电驱动器的非对称迟滞模型

为了补偿压电驱动器的非对称迟滞,提出了改进型Maxwell迟滞模型.Goldfarb提出的经典Maxwell迟滞模型由多个基础单元并联叠加而成,其基础单元为单个弹簧-物块单元,迟滞特性为平行四边形,故只能描述对称迟滞.为了能描述压电驱动器非对称迟滞,提出了基础单元迟滞特性为梯形的模型.为了简化算法程序,将梯形单元优化为两个三角形单元组合而成.为了验证该模型,以压电工作台为实验对象,运用该迟滞模型的逆模型进行迟滞补偿控制.单独的迟滞逆模型前馈开环控制实验结果表明,位移跟踪相对误差从7.37%降到了1.56%,输入输出基本呈线性关系.逆模型结合PID复合反馈闭环控制实验结果表明,位移跟踪相对误差进一步降低到0.53%,输入输出呈很好的线性关系.这表明本文所建立的迟滞模型能很好地描述压电驱动器非对称迟滞特性.

黄土强夯的模型试验研究

利用读数显微镜位移跟踪法,对黄土进行了强夯的模型试验研究,分析了不同的参数对强夯加固范围的影响程度和相互关系,得出了考虑这些主要因素的加固深度的计算公式,并对强夯机理进行了分析。