基于插入式重复控制的摆动扫描控制系统研究

文章分析了重复控制器的基本原理和稳定条件,针对摆动扫描控制系统,在不改变原来控制系统设计的基础上,采用一种插入式重复控制器,极大地提高了摆动扫描系统的位置跟踪精度,提高了摆动扫描的控制性能。

重复控制在光电跟踪伺服系统中的应用

在光电跟踪系统中,伺服系统的跟踪精度决定了其捕获跟踪能力。随着光电跟踪伺服系统对跟踪精度的要求逐步提高,将重复控制技术引入到伺服系统中。重复控制不仅能够实现高精度跟踪、改善系统性能,而且可以跟踪周期性信号。设计了优化插入式重复控制器,并对等效正弦信号进行跟踪。与常用高精度控制方法进行仿真比较,其结果表明,重复控制系统的跟踪误差明显减小,其跟踪精度得到明显提高。

傅里叶光谱仪平动式光程扫描控制系统设计

为实现大气痕量气体的临边和天底超光谱探测,利用时间调制型傅里叶变换光谱仪获取光谱信息,其干涉仪控制系统中光程扫描速度稳定度≥99.5%。针对光程扫描行程长,扫描速度稳定性要求高,设计平动式光程扫描的干涉仪控制系统,并给出扫描实现原理图。由于控制系统存在摩擦力、振动等干扰导致扫描速度波动,理论分析其对干涉信号强度和反演光谱的影响。鉴于角镜扫描运动和扰动具有周期性特点,提出插入式重复控制器来抑制周期性干扰,改善动镜运动速度的匀速性。对控制策略进行MATLAB数值仿真和实验验证,实验结果表明:当角镜以10.625 mm/s运动时,插入式重复控制器可逐周期地改善角镜运动稳定度,最终位移误差为±0.00025 mm,速度误差为±0.0004 mm/s;满足速度稳定度≥99.5%的要求。

利用重复控制跟踪的统一潮流控制器抑制系统强迫振荡方法

从强迫振荡特性出发,利用线性化状态空间法分析了统一潮流控制器(UPFC)提高系统阻尼从而抑制强迫振荡的机理。设计了适用于抑制强迫振荡的插入式改进重复控制器(PMRC),并证明其对系统稳态参考值具有良好的跟踪性能。但考虑到PMRC不具备功率输出能力,提出了将功率控制设备UPFC与PMRC结合,并按PMRC跟踪要求输出抑制功率的方法。该方法使UPFC在提高系统阻尼的基础上输出抑制功率,从多角度抑制强迫振荡。仿真表明,所提方法能够有效抑制系统强迫振荡。

控制力矩陀螺框架高精度周期随动控制

为实现控制力矩陀螺框架伺服系统的高精度周期随动控制,采用比例积分微分(PID,Proportion Integration Differentiation)控制器结合重复控制器的控制方式,PID控制器实现框架伺服系统静态和匀速运动的高精度控制,插入式重复控制器实现对周期性输入信号的精确跟踪.对控制力矩陀螺框架系统进行了建模,设计了PID控制器与插入式重复控制器,并分析了重复控制器的稳定性条件、稳态跟踪性能和对扰动的抑制能力.仿真结果和实验结果表明:采用插入式重复控制器使控制力矩陀螺跟踪1Hz给定速度信号时的稳态跟踪误差大幅减少.PID控制器结合插入式重复控制器结构简单,两者可分开独立设计,参数设计容易.

周期性扰动下卷绕基板的横向位移控制

柔性基板的横向位移控制是卷到卷(roll-to-roll)系统中的关键技术之一,横向偏移会导致定位误差、收卷不齐,直接影响成品的质量。针对卷绕过程中辊筒的旋转偏心造成的基板横向位置上的周期性干扰,提出将插入式重复控制器应用于柔性基板的横向位移控制。该方法不需要改变原有控制器的结构,只需在其之前增加一个重复控制器环节,即能实现对任意周期信号或干扰的高精度跟踪或抑制。仿真实验结果表明,插入式重复控制算法相比单纯PID控制能显著提高系统对辊筒偏心引起的横向周期性干扰的抑制能力,提高系统的稳态精度,具有良好的鲁棒性。