大惯量系统位置控制策略研究

针对大惯量系统的位置控制,提出一种根据目标位置、当前位置及设定的加(减)速度和最大(小)速度实时计算被控对象的当前速度和位置的算法。该算法可使被控对象按照允许的加(减)速度及最大速度稳定运行,同时保证了控制精度。

大惯量随动系统解析模型预测控制

为了提高时变负载大惯量随动系统的响应速度以及控制精度,将解析模型预测控制运用到负载系统的控制策略中.建立了大惯量随动系统负载的动力学模型,并考虑系统性能指标、能量输入功率和制动功率等约束条件,通过双无迹卡尔曼观测器对负载惯量扰动进行实时观测,实现了大惯量随动系统的解析模型预测控制.仿真试验结果表明,包含了约束条件的解析模型预测控制,减小了大惯量随动系统的响应时间,提高了控制精度,达到了预期的控制效果.

基于功率及转矩约束的大惯量伺服系统速度规划

针对大惯量伺服系统提出基于功率及转矩约束的速度规划,解决约束条件下响应速度慢和定位精度差的问题。提出一种基于三角函数的全程柔性加减速算法,使速度与加速度曲线连续可导。同时采用二次曲线拼接,保证不完全过程加速度仍然连续。以电动机驱动系统为模型,利用过载特性,设计基于额定功率及最大转矩双重约束下的速度规划,使约束方式在最大转矩点平滑切换,并以加减速角位移为给定,确定匀速速度与加减速时间关系,满足不同速度的加减速要求,缩短速度响应时间。基于平均速度计算单个脉冲周期,给出利于编程的左端点实现算法,并引入间隔阈值变量,大幅降低计算量,算法适用于脉冲给定的伺服驱动系统。试验结果能够验证算法的有效性,在实际应用中,算法提高了定位精度,得到很好的应用。

大惯量随动系统双卡尔曼滤波预测制动控制

针对大惯量随动系统控制制动时间长、动态性能差的问题,与实际运用背景相结合,提出了对控制量进行预测,实现大惯量随动系统的预测制动控制。首先对随动跟踪对象,空中机动目标进行建模,运用双卡尔曼滤波对空中机动目标运行状态和参数进行估计和预测,根据预测结果,提前控制改进的永磁同步电机制动单元,从而实现预测制动控制。试验结果表明,双卡尔曼滤波预测制动在大惯量随动系统制动控制时,对控制量的估计较为有效,动态性能和随动控制精确度有所提升,达到了预期的控制效果。

大惯量超低速直流驱动系统的研究

介绍了以LAMOST望远镜MA方位轴旋转为研究对象的大惯量超低速直流驱动系统,采用对称直流力矩电机完成摩擦传动,并进行位置、速度和电流串级控制。通过运用MATLAB软件进行仿真和摩擦驱动实验,验证了设计的闭环系统具有较好的稳态精度和动态性能。

利用变频器实现大惯量拖动系统准确停车

介绍了利用变频器直流制功功能实现大惯量交流拖动系统准确停车控制的设计方法。该方案的优点是省去了制动单元/制动电阻,从而有效的降低了成本。

电液混合驱动大惯量回转系统特性与能效分析

为了解决大惯量回转系统频繁启动和制动作业导致节流损失大和制动动能浪费严重的问题,提出一种电气和液压混合驱动大惯量回转系统。系统采用永磁同步电机作为主动力源,控制回转系统运动;由蓄能器提供动力的液压马达作为辅助动力源,为电机启动加速提供扭矩补偿,蓄能器高效回收制动动能再利用。建立多学科联合仿真系统模型,基于主辅动力源合理供给原则,设计全周期工况识别速度控制策略,搭建电液混合驱动回转试验平台,对回转系统的特性和能效进行分析。研究结果表明,电液混合驱动大惯量回转系统,随着转速和转动惯量的变化,回转制动动能回收效率为40.5%~65.9%。相同工况下,与纯电机驱动系统相比,电液混合驱动系统启动加速时间减小1.2 s,制动动能回收效率为63.5%,降低系统能耗40.8%,使回转系统更加平稳地运行。

燃气-液压混合驱动大惯量起竖系统内弹道建模与参数优化

针对传统起竖方式起竖缓慢、起竖动力源功率密度小等问题,基于燃气与液压混合驱动的起竖方案,设计了一种变截面的固体药柱。基于经典零维内弹道方程,考虑燃气气-粒两相流影响及点火药、固体装药两种燃气的共同作用,结合起竖机构的运动规律,以大惯量起竖装置为研究对象,建立了起竖系统的一体化动力学模型。参照目标起竖角度曲线,采用遗传算法对药柱结构参数进行匹配,并对燃气驱动方案进行优化,最终确定了前端直径0.1m,后端直径0.04m的变截面药柱及药柱燃烧1.5s,燃气驱动4.62s的起竖方案。正向内弹道计算结果表明,基于精细化模型的内弹道优化,可使系统在较短时间内(4.62s)以较小的过载(小于0.35g)起竖至目标角度(1.28rad)。

基于目标运动方程的引导函数模型

在大惯量武器系统的跟踪瞄准及其系统性能试验中,火控系统的引导控制对实现平稳调炮起到了重要作用。分析了传统引导函数具有形式多样、计算复杂的局限性,提出了一种新的引导函数模型,模型以带参数的多项式为基础,引入了系统姿态角函数、目标运动角函数和引导时间,要求模型的角位置、角速度和角加速度在引导起始时刻与系统姿态角无衔接突变、在引导结束时刻与目标运动角无衔接突变,并以此为条件求解出了模型参数,确定了引导函数形式。通过仿真给出了角度静态调转、目标跟踪、目标动态切换和正弦周期运动四种不同引导需求下的引导效果,仿真结果表明,引导函数的信号很好地实现了角位置、角速度和角加速度的平稳衔接,为大惯量武器系统跟踪瞄准及性能试验时的引导控制提供了有效方法。