磁阻驱动微定位台复合前馈控制与教学应用

为了克服麦克斯韦驱动柔顺微定位平台在大行程范围内存在的低阻尼谐振和动力学特性差异等问题,利用相位超前校正PI反馈控制+动力学前馈控制的复合闭环控制方法对其进行了高精度控制。首先,搭建了麦克斯韦驱动微定位平台,并针对不同工作点位进行了动力学模型辨识。然后,为提高系统相对稳定性,设计了含相位超前校正环节的PI反馈控制器。同时,利用辨识获得的动力学逆模型进行前馈补偿来进一步消除谐振的影响。最后,利用所提出的控制方法进行了跟踪实验并与其他方法进行了对比。实验结果表明:相比于PID控制,该控制器的表现更好,能够较好地满足大行程微纳米定位跟踪精度高、速度快、抗干扰能力强的要求。此外,所设计的定位平台也可以应用于控制理论相关课程实验,能够较好地解决控制类课程实验平台短缺等问题。

带载启动下矿用伺服电机前馈-反馈复合控制算法仿真

矿用伺服电机在煤矿井下作业过程中,带载启动等复杂工况经常干扰其位置跟踪的准确性。为解决这一问题,搭建矿用伺服电机Simulink仿真系统,提出一种基于速度与电流前馈-反馈复合控制结构,有效提高了匀速与加减速阶段位置跟踪准确性。不同负载启动情况下矿用伺服电机位置响应仿真结果表明,重载启动时在速度与电流前馈补偿下系统位置跟踪的平均误差降低了48.6%,保证了在2倍额定负载情况下伺服电机位置跟踪的稳定性。

直线电机伺服系统的复合前馈PID控制

提出了将复合前馈引入到直线电机伺服系统的控制方法,缩短了系统的调整时间并减小了系统的超调量,从而较好地解决了高速与高精的矛盾。通过MATLAB仿真和实验验证了该方法是可行的。

基于PD控制器和牛顿预测器的等效前馈复合控制技术

伺服系统是无线电遥测设备的重要组成部分,随着遥测技术的不断发展,对伺服系统的稳态精度和响应速度有了更高的要求,文章主要针对提高遥测设备伺服系统跟踪控制精度和降低系统动态滞后误差的方法进行研究;文章在遥测设备伺服系统传统的位置环、速度环和电流环三闭环控制的基础上,通过PD控制器估计目标角速度,利用牛顿预测器对估计的角速度进行一步超前预测,将超前预测的估计角速度馈入速度环路,实现基于目标角速度预测的等效前馈复合控制;在遥测设备伺服系统中进行了测试验证,文章提出的方案正弦测试结果跟踪误差比传统三闭环方案减少,阶跃跟踪测试调节时间减少;实验结果表明,采用PD控制器和牛顿预测器控制技术的伺服系统能够快速实现对目标的稳定跟踪。

电液比例速度系统的前馈模糊复合控制研究

提出了一种采用前馈控制器补偿负载的扰动并在系统的主控制回路上采用模糊控制和PID控制相结合的精密电液比例调速系统 ,分析了该系统的组成和控制原理 ,介绍了前馈模糊 -PID控制器的设计方法 .理论分析和实验表明 ,该控制策略可以取得较为满意的控制效果 .

前馈补偿复合控制在伺服系统中的应用研究

提出利用前馈-反馈控制方法进行扰动补偿,用MATLAB仿真分析说明了该方法在改善伺服系统的动态性能方面具有良好的跟踪性能。

钢板仓气化管压力前馈-反馈复合控制

针对大型钢板仓气化管压力的控制要求,采用前馈-反馈复合控制方案,通过前馈控制回路抑制罗茨风机送风流量波动的干扰,并通过反馈控制回路克服其他扰动对被控压力的影响,前馈-反馈的复合控制作用有效保证了钢板仓气化管压力的稳定,为使仓内物料正常均化提供了前提条件,从而保证顺畅出料,提高出仓率。

前馈复合控制在提高遥测跟踪性能中的应用

由于Ka频段遥测设备天线波束较窄,存在高速飞行目标跟踪困难的问题,通过对遥测设备跟踪需求分析,研究了前馈复合控制在遥测跟踪中的应用,计算出前馈复合控制中开环增益的合理取值,改善了遥测设备跟踪高速飞行Ka频段目标时跟踪迟滞情况,缩短了捕获目标需要的时间,提高了设备成功捕获、平稳跟踪目标的能力。

基于复合控制的电液负载模拟器多余力抑制研究

针对电液负载模拟系统存在多余力且该多余力严重影响系统加载精度与控制性能的问题,建立了系统各部分以及整个系统的数学模型.通过对数学模型的研究,分析了系统多余力的产生机理,并建立了系统多余力的传递函数.提出了前馈PID复合控制的方法,并对该方法进行了仿真分析和实验研究.在仿真分析中,通过对多余力消扰前、引入前馈控制消扰后及引入复合控制消扰后3种情况的比较,说明前馈PID复合控制能够有效抑制系统多余力.实验结果进一步验证了前馈PID复合控制的有效性,同时实验结果显示在运动换向时系统多余力将出现突变,为下一步的研究指明了方向.

基于弧控制的等离子切割电源新型复合控制策略

根据非高频引弧技术在等离子切割电源中的应用,分析了等离子电弧的静态特性,推导出了等离子电弧数学模型,并结合电源在非高频引弧、弧转移及弧能量突变过程中的控制需求.提出了一种新型复合控制策略,该策略的内环是由前馈补偿的电弧电压与反馈电弧电压构成电压闭环复合控制,外环则以电流闭环对等离子弧柱能量进行控制,形成了一种前馈补偿双闭环复合控制方式,以满足电源在非高频引弧负载条件下对快速性和稳定性的控制需求.结果表明,文中所提控制策略不仅可以提高系统的快速性和鲁棒性,还具有优异的动态响应能力,电源的非线性适应能力强,有效的解决了等离子切割电源的控制需求.

电子节气门复合控制方法研究

电子节气门的精确控制对提高车辆的动力性、经济性和排放性起着非常重要的作用。针对固有的不确定性和电子节气门控制性能要求,本文提出基于前向和反馈相结合的复合控制器来控制电子节气门开度。前馈控制以目标开度为输入,采用传统的发动机控制策略即MAP图控制方法,将目标开度与通过实验事先确定的初始电压信号制成MAP图表用于输出调用,以加快跟踪控制的速度。反馈控制器采用PID,达到精确控制的目的。通过仿真实验表明,该复合控制方法能快速、准确的控制电子节气门的开度跟踪目标开度。

心脏脉动流模拟驱动电机设计与控制方法研究

心脏脉动流实验系统是为了模拟人体血液循环系统而搭建的实验台。模拟心脏脉动流要求驱动机构能产生脉动的运动规律,其可以通过使用直线驱动元件带动活塞运动,从而使密闭水箱中的硅胶心脏模型压缩与舒张,由此来模拟心脏腔室内的血流脉动规律。根据实验台循环系统对驱动电机的结构要求及控制要求,提出利用有限元分析法建立R-Z轴模型设计驱动直线电机,解决现有驱动直线电机不能同时满足垂直方向行程大、灵敏度高、推力大的问题。提出基于粒子群算法智能参数整定的反馈+二阶前馈复合控制算法,解决了其他同类型实验台控制精度低、PID调参难、与生理曲线差别大的问题,达到了较好模拟真实心脏腔内血流流量和压力曲线的目的。

含负荷不平衡补偿的SVC复合控制方法研究

该文提出了一种通过加装带滤波器的静止无功补偿器(SVC),使负序引起的不平衡功率和谐波功率流入SVC,最终达到平衡系统目的的方法;提出基于前馈-反馈复合控制的SVC不平衡负荷补偿方法,将电压闭环控制与三相不平衡控制相结合、功率因数闭环控制与三相不平衡控制相结合,以达到适应各种工况的需求。最后,该文在SVC相关理论研究的基础上搭建了仿真模型,仿真结果表明该文提出控制方法的正确性和可行性。

轴向双压电叠堆执行器并联控制实验研究

双压电叠堆执行器相较于常规压电叠堆执行器具有位移放大功能,但受制于压电材料的迟滞非线性,位移精度难以满足需求。为减小双压电叠堆执行器的迟滞非线性,建立改进型PI(Prandtl-Ishlinskii)动态迟滞模型并进行参数辨识,提出一种双压电叠堆执行器输出位移分配策略与双压电叠堆并联控制方案,基于迟滞逆模型采用前馈-反馈复合控制进行实验研究,并采用不基于迟滞逆模型的线性自抗扰控制(LADRC)进行对比。基于Links-RT实时控制系统验证控制算法,实验结果表明:在1~200 Hz频率范围内,前馈-反馈复合控制效果最优,当跟踪信号频率为200 Hz时,均方根误差和最大绝对误差分别为0.4544μm和1.95μm,远低于开环的4.3696μm和6.08μm。

全自动化学发光免疫分析仪取样平台运动控制器设计

本文设计了全自动化学发光免疫分析仪取样平台的运动控制器。单轴控制器采用速度内环、位置外环的双闭环结构。其中位置控制环采用模糊控制,并进行前馈补偿,构成复合控制。同时考虑两轴联动的动态配合,设计了变增益交叉耦合控制器,补偿轮廓误差。实验结果表明,采用此控制策略不仅有效的提高了系统的单轴跟踪性能,而且轮廓误差明显降低。

移动质心飞行器的参数辨识和补偿控制

受质量块大小和位移的限制,移动质心不能像空气舵那样产生很大的力矩,因此飞行器的再入攻角对静稳定度很敏感,尤其在小静稳定度下,静稳定度稍有改变,配平攻角将发生很大变化。飞行器再入过程中的烧蚀、侵蚀以及边界层转捩所造成的小不对称量所产生的不对称力矩与质心移动后产生的控制力矩相比,不是小量。以所建立的移动质心控制飞行器的数学模型为基础,辨识飞行器静稳定度和小不对称量,对小不对称量造成的气动力矩用前馈-反馈复合控制加以补偿。仿真分析表明,移动质心控制对高速再入的飞行器具有良好的末修能力,能有效提高再入段的控制精度。

PBP驱动器率相关迟滞特性研究及其线性化控制

后屈曲预压缩压电双晶片(Post-buckling pre-compression,PBP)驱动器作为一种大行程压电舵机驱动器,存在着严重的率相关迟滞现象。为了使PBP驱动器能够作为具有较高控制精度的微小型飞行器舵机驱动器,利用基于Bouc-Wen模型的Hammerstein率相关迟滞模型对其进行参数识别,并通过试验验证了该模型能够较好地预测PBP驱动器的率相关迟滞特性;在此基础上为PBP驱动器设计一种具有在线自适应能力的前馈单神经元PID复合线性化控制器,在多种单复合频率信号作用下对其控制回路进行位移跟踪半实物仿真试验,并与基于径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络PID控制器进行对比,结果表明前馈单神经元PID控制器具有更快的响应速度和更高的控制精度。

冗余升沉补偿液压机械手的运动轨迹控制

为了提高液压机械手运动轨迹控制精度,采用升沉补偿控制方法研究液压机械手运动轨迹.创建液压机械手运动简图,推导出机械手末端运动轨迹方程式.利用伪逆雅可比矩阵方法解决机械手冗余问题,设计出液压机械手前馈-反馈在线控制方法,并对控制器参数进行在线调节.采用Matlab软件进行误差仿真验证,并与传统PID控制方法进行对比.结果表明:采用传统PID控制,冗余液压机械手连杆1、连杆2和连杆3产生的最大误差分别为1.68×10^(-3) rad,1.99×10^(-3) rad和3.72×10^(-4) m,误差波动幅度较大;采用前馈-反馈复合控制方法,冗余液压机械手连杆1、连杆2和连杆3产生的最大误差分别为0.39×10^(-3) rad,0.51×10^(-3) rad和0.55×10^(-4) m,误差波动幅度较小.采用升沉补偿控制方法控制液压机械手末端运动轨迹,可以避免液压机械手受到外界的干扰,提高液压机械手运动轨迹跟踪精度.

力伺服波浪补偿器控制研究及其性能优化

力伺服波浪补偿器广泛应用于海洋工程领域,研究力伺服波浪补偿器的控制系统具有重要意义。建立了其数学模型,运用前馈复合控制方法消除作用在液压马达输出轴的外负载力矩的扰动干扰。基于消去扰动干扰的系统的数学模型,分析了系统的稳定性、能观性、能控性,运用极点配置方法对系统的控制性能进行优化,得到反馈矩阵。通过仿真验证了优化后系统的控制性能达到了优化设计目标。

基于数字流量阀负载口独立控制系统

负载口独立控制技术解决了传统阀控缸系统操纵性和节能性难以同时达到最优的问题,但负载口独立控制系统在恶劣工况下,控制器的抗干扰能力可能成为制约负载口独立控制技术广泛应用的一个关键问题。提出将PWM控制的新型数字流量阀应用于负载口独立控制系统中,介绍了新型数字流量阀结构及负载口独立控制系统原理,提出了对液压缸两腔流量、压力分别进行复合控制的控制策略。通过Simulation X软件建立系统仿真模型,对液压缸典型工况进行仿真分析。结果表明:通过对系统进行前馈-反馈复合控制,当载波频率大于40 Hz时,基于数字流量阀的负载口独立控制系统能够实现对液压缸速度的平稳控制。