基于最小控制综合算法的液压机器人作动器控制

为提高液压四足机器人在运行过程中作动器伺服精度,推导电液伺服作动器等效模型,分析作动器负载特点,提出流量补偿器最小控制综合复合控制策略,给出复合控制策略的工作原理。分别采用流量补偿器和比例位置内环抑制外干扰力和惯性负载变化对系统性能影响,应用最小控制综合控制器对偏差进一步修正,进而实现系统的高精度位置控制。通过MATLAB&AMESim联合仿真与半物理实验台对比实验说明仿真模型的正确性,在联合仿真环境下进行电液伺服作动器的变惯性负载和随机干扰力的仿真实验。仿真及实验结果表明:所提控制策略可使系统幅值衰减小于10%,相位滞后小于10°,验证了此方法的有效性。

基于最小控制综合算法的结构振动控制研究

介绍了最小控制综合(MCS)算法的基本原理,在分析算法框图的基础上,考虑工程振动的特点,将其进行改进,应用于结构振动控制。提出了基于MCS算法结构振动控制的参考模型选择方法。算例仿真分析表明,MCS算法用于主动和半主动控制能取得较好的效果。

最小控制综合算法综述

文中对最小控制综合算法的原理和应用进行了总结综述;首先针对模型参考自适应控制存在的问题阐述了最小控制综合算法的标准算法的原理,介绍了标准算法在应用中的优点及最小控制综合辨识算法、分散最小控制综合算法、扩展最小控制综合算法、基于误差的最小控制综合算法等多种改进算法;然后就目前关键领域的研究应用状况进行论述;最后展望了该算法在今后研究中拟解决的关键问题。

液压机器人关节力补偿控制研究

针对液压四足机器人作动器驱动力伺服精度较差问题,依据腿部机构在摆动相和支撑相的作动器等效模型,分析作动器模型特点,提出流量补偿、速度补偿、比例控制器及最小控制综合组成的复合控制策略,给出复合控制策略工作原理,应用流量补偿器消除干扰力和负载力变化对伺服阀性能影响,应用速度补偿器消除负载质量和弹簧刚度变化对系统性能影响,采用比例控制器获得一定的动态特性,通过最小控制综合控制器进一步提高系统的驱动力跟踪精度。通过机器人单腿测试平台进行控制策略验证,实验结果表明:引入流量补偿器、速度补偿器和比例控制器后,可使系统幅值偏差小于10%,相位滞后小于13°,而最小控制综合的引入可使系统幅值衰减小于5%,系统相位滞后小于7.2°,验证了此方法的有效性。

基于模型参考自适应的柴油机转速控制研究

为了更好地调节柴油机转速,采用模型参考自适应控制(model reference adaptive control,MRAC)策略扩展的离散时间积分最小控制综合(discrete-time minimum control synthesize integration,DTMCSI)算法,来达到转速动态快速跟踪和闭环控制稳定的效果。将自适应算法在已完成精度验证的柴油机转速模型上进行仿真验证后,与传统的比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制策略进行比较,并将该算法在快速控制原型系统搭建的试验平台上进行试验验证。试验结果表明该算法具有快速跟踪转速变化和抗干扰能力,控制性能达到国家二级电站标准,可以实际应用。

基于饱和补偿控制器的壁板结构振动控制

引人具有良好非线性控制能力的EMCS(Extended Minimal Control Synthesis)算法进行壁板结构振动控制。为解决控制器输出饱和问题,基于波波夫准则设计含有饱和补偿控制器的SCMCS(Saturation Compensator Minimal Control Synthesis)控制策略,并进行稳定性证明。仿真及实验结果表明,该方法在多模态正弦复合随机扰动下,较EMCS算法鲁棒稳定性更好,尤其由积分器与sign函数引起的EMCS算法控制器输出饱和现象得到有效抑制。

电液振动台正弦运动控制方法

为提高正弦振动模拟试验的控制精度,针对电液振动台受不确定干扰力影响的问题,以单轴电液振动台作为控制对象,使用滑模控制抑制不确定干扰力对正弦振动控制精度的影响,同时加入最小控制综合(Minimal Control Synthesis,MCS)算法补偿系统在考虑伺服阀动态后滑模控制器的不足,结合三状态控制实现加速度控制。通过MATLAB/Simulink建立控制策略仿真模型进行仿真分析。结果表明:该复合控制策略可以有效抑制干扰力影响并且提高正弦振动控制精度。

液压驱动冗余并联机构内力分析及抑制

针对液压驱动冗余并联机构内力问题,分析内力空间及其基的构成,在自由度控制框架下研究不同因素对系统内力的影响。提出基于误差最小控制综合算法(Er-MCSI)的内力抑制策略,以克服液压系统中较强的时变非线性和干扰因素对内力抑制效果的影响。以1个具有2个冗余自由度的六自由度液压驱动冗余并联机构为例,仿真研究该机构分别在等位移、等速和等加速度段工况下不同因素对系统内力的影响,并对其进行内力抑制。研究结果表明:提出的内力抑制策略可实现内力抑制增益在线自适应调节,具有较好的内力抑制效果。

基于MCS自适应算法的机翼颤振主动抑制

为了有效抑制空间飞行器机翼颤振,探求一种具有良好抗内外扰动性能的自适应控制器,分析了最小控制综合算法MCS(Minimal Control Synthesis Algorithm)的基本原理及其优点。针对三自由度二元机翼颤振模型特点和振动工程领域的控制要求,将其改进运用到机翼的颤振主动抑制上来,并利用Matlab软件仿真控制系统。仿真结果表明,MCS算法能够使被控对象快速跟踪理想参考模型的输出,系统具有较强的抗突风和测量噪声扰动的能力,能快速抑制机翼的颤振。

基于LQR-IMCS算法的智能结构振动主动控制

为了解决最小控制综合(MCS)算法在快速扰动下缺乏鲁棒性和线性二次调节器(LQR)在非线性扰动下容易失稳的问题,构造了一种自适应增益补偿函数,对标准的MCS算法进行改进.提出了基于LQR-IMCS(改进的最小控制综合)算法的新策略,并通过波波夫准则验证了该系统的稳定性.以实验室压电壁板结构的第1阶振动模态为研究对象,分别施加随机扰动和高次谐波扰动.仿真和实验结果表明:该方法相对于标准的MCS算法具有更快的收敛速度和更小的跟踪误差,对壁板的第1阶模态抑制具有良好的控制效果和鲁棒性.