球-杆系统的非线性问题

球-杆系统真正的问题并不是大行程下的非线性现象,而是平衡点上的自振荡问题．分析指出自振荡是由于球在滚动时存在一种滞环特性而引起的．提出了一种极点配置的方法来避免自振荡．仿真和实验验证了这一判断．所采取的稳定措施也是正确的．

单座式调节阀阀芯-阀杆系统流固耦合振动研究

针对单座式调节阀阀芯-阀杆系统的流固耦合振动问题,建立了考虑阀门定位器作用的系统动态仿真模型,给出了求解阀芯-阀杆系统响应的预估-校正算法,利用ANSYS软件对系统在固定开度与变开度情况和流开型与流闭型情况下的振动响应进行了定性分析。研究表明:对于固定开度,阀芯稳态位移偏移量以及流体力随压差增加以及开度减小而增大,阀芯动态位移过渡时间随压差增加而缩短,而流开型流向时阀芯位移响应幅度要大于流闭型流向。对于开度减小情况,采用流闭型流向时阀芯动态位移过渡时间更短,且压差越大,阀芯动态位移过渡时间越短,而流开型流向时则相反;对于开度增大情况,阀芯动态位移过渡时间和压差之间的关系与开度减小情况相反。

基于NI cRIO的球杆系统测控平台

设计了基于NI嵌入式可重配置输入输出自动化控制器实现的球杆系统测控平台,介绍了硬件配置及模块功能。直流伺服电机的电枢电流测量、转子角位移测量和球的直线位置测量都是在FPGA上实现的,由硬件保证了短的测量周期;相应的电流控制环、转角位置环及球的位置环PID控制器也是在FPGA上实现的。给出FPGA的程序体系结构及转角测量的LabVIEW程序。说明了由嵌入式控制器cR IO 9014实现的主要功能和程序流程,给出PC机监控界面。该系统不只实现了球杆系统的快速控制,还提供了测试平台以进一步研究系统的非线性特性。

基于MATLAB环境下球杆系统PID控制器设计

在机械控制系统中,不稳定系统的控制问题是公认的控制难点,由于不稳定控制系统具有一定的危险性,常给研究带来了不小麻烦。为此,对球杆系统做了介绍,设计了PID控制器,并应用MATLAB编程求出满足指标的参数值集合,缩短了参数的调试时间,验证了PID控制器设计及编程方法的正确性。

模糊控制方法在球杆系统中的应用

该文在MATLAB软件Simulink环境下建立了球杆的仿真模型和实时控制模型,并设计了双环模糊控制器。应用控制软件Wincon对系统进行了实时的控制,取得了较好效果。

某型兵器发射塔架摆杆系统机液耦合动力学仿真研究

以某型兵器发射塔架摆杆系统为研究对象,采用基于软件接口的协同仿真策略,拟定了动力学协同仿真方案。利用MSC.ADAMS和Easy5仿真软件建立了塔架摆杆系统的机液耦合仿真模型。通过仿真,得到塔架摆杆系统的受力及运动情况,并与试验数据进行对比,验证了该联合建模方法的有效性和实用性,并提出了解决塔架摆杆系统工作时速度波动问题的方法。

基于前馈神经网络控制的球杆系统位置控制

针对现有球杆系统位置控制精度不高的问题,提出了一种基于前馈神经网络控制的球杆位置控制新方法,该方法控制结构由前馈神经网络控制器、PID控制器以及神经网络辨识器组成。实时控制时首先由神经网络辨识器建立球杆系统的动态逆模型,其更新后的网络参数动态复制给前馈神经网络控制器,再经前馈神经网络控制器运算输出控制量,与PID控制输出叠加后对球杆系统实施控制。以固高GBB1004球杆系统为被控对象进行实验研究。实验结果表明:在反复调整PID控制参数使小球位置控制系统稳定且控制效果较好的前提下,前馈神经网络控制能够进一步提高系统的控制精度,具有更好的动态性能和较高的稳态控制精度。

基于最小二乘法的球杆系统输入输出建模研究

球杆系统常用于检验控制策略和控制理论的效果,如何整定优化球杆系统的控制参数具有重要意义。应用MATLAB软件进行仿真实验,对系统输入的控制参数P、D与系统输出的稳定时间、超调量之间的映射关系进行采样,并应用最小二乘算法进行拟合,进而建立基于数据驱动的球杆系统控制输入与输出的数学模型。经过验证表明建模精度较高,为控制参数优化设计提供了模型支持。

球杆系统的数字滤波与控制

球杆实验系统是自动化专业开设"自动控制理论"和"运动控制"实验课程的新型实验设备,结构设计巧妙、原理表达直观。但是,由于系统中位置测量传感器的干扰大、准确性差,使得实验过程的不确定性增强,同一实验多次重复的一致性差。为了解决该问题,分析了均值滤波、低通滤波、中值滤波三种数字滤波方法,设计了相应的滤波器,并通过对球杆系统的闭环控制实验测试验证了三种滤波方法能有效地提高小球位置测量信号的准确性,从而提高了闭环系统的控制性能,为球杆系统的进一步优化控制研究提供了保证。

球杆系统自适应遗传PID控制

遗传算法全局寻优参数,但训练时间较长; PID控制算法简单,却难以控制非线性复杂过程。将自适应遗传算法和PID相结合,可有效地改善控制效果。通过建立球杆系统机械部分模型、角度模型和电机模型,得到整个球杆系统的数学模型;设计基于遗传算法的自适应PID控制器,通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能。仿真实验结果证明了该算法的控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等优点。

基于RBF神经网络控制的球杆系统位置控制实验研究

针对在球杆系统位置控制实验中PID控制精度不高及BP神经网络控制训练时间较长的问题,提出一种基于含有低通滤波器的RBF神经网络动态补偿PID控制的新的控制方法,该控制系统由RBF神经网络控制器及PID控制器组成。为提高参数辨识速度以及避免局部最小值问题,采用梯度下降法更新隐含层参数,采用带有遗忘因子的最小二乘法调整输出层权值。实验结果表明,该控制方法具有比PID控制更高的精度,具有比BP神经网络更快的学习速度,低通滤波器保证了控制系统的辨识精度和稳定的控制输出,具有良好的控制效果及动静态特性。

分离式Hopkinson压杆系统冲击压缩过程中试样的应力均匀化过程

分析了分离式Hopkinson压杆(SHPB)系统冲击压缩试验过程中试样的应力均匀化过程。结果表明:试样内的应力分布不均匀性在冲击压缩开始时最显著,随着时间的延长,应力分布渐趋均匀;在变形初期,应力分布不均匀主要表现为试样两端的应力水平不同以及应力-时间曲线的进程不同步且伴有较大振荡;用绝对不均匀度α(t)衡量试样内应力分布的不均匀程度,在α(t)-t曲线上存在一明显的转折点M,建议用M点对应的时间表示应力均匀化所需时间。

卡尔曼滤波器在球杆系统噪声抑制中的应用

建立球杆系统模型并分析系统中噪声,采用卡尔曼滤波器来克服球杆系统中的测量噪声和控制噪声对控制性能的影响,并在MATLAB环境下进行对比仿真实验,验证了滤波器对噪声的有效抑制作用.

多杆系统中导波能量传递特性试验研究

超声导波技术具有应用于平行钢丝拉索缺陷检测的巨大潜力,分析导波能量在平行钢丝拉索中的传递特性是利用导波技术进行缺陷检测的重要前提。采用研制的基于磁致伸缩传感器的检测系统,试验研究L(0,1)模态能量在多杆系统内部的传递规律,发现了主、被动杆间导波能量交替振荡传递的现象,影响传递规律的主要因素包括导波激励频率、杆间接触效应强弱以及杆间耦合次序等。为分析上述新现象的机理,在考虑机械接触效应的双直杆模型基础上,进一步引入杆间径向耦合振动,建立适用于多杆系统的修正等效模型,模型计算结果可用于定性分析和预测多杆系统内能量交替振荡传递的试验现象,分析所得规律与试验结果具有较好的一致性。

基于遗传算法的球杆系统最优控制器的设计

球杆系统是一个具备典型非线性不稳定系统动态特性的实验平台。通过理论分析，建立了球杆系统的全量模型，并对该模型进行合理简化，推导出了系统的线性模型；针对球杆系统的线性模型设计了最优控制器。并采用遗传算法对控制器参数进行优化。通过仿真，验证了采用该方案设计的控制系统能够达到了理想的控制效果。

基于CAN总线的球杆系统的控制系统设计

为改善球杆系统的扩展性,实现以1台计算机控制多台球杆系统的控制效果,该文设计了1套基于CAN总线的控制系统。控制系统的硬件包括上位机控制模块、小球位置信号采集模块以及驱动电路模块等3个模块,这3个模块可以连接CAN总线的节点;软件部分分为信息采集、电路驱动和PID控制。只需在CAN总线增加小球位置信号采集模块和驱动电路模块的节点,就能够实现以一控多的控制效果。

多功能智慧灯杆系统应用研究

智慧城市建设,尤其是建设5G微基站所需的站址资源对灯杆及其产业带来了巨大挑战。本文针对多功能智慧灯杆应用现状,对其子系统选址模型逐一探讨的基础上,提出了多功能智慧灯杆系统建设应考虑顶层设计,采用分级分类策略,构建综合选址方案,真正实现“多杆合一”“一杆多用”,促进智慧城市照明的健康发展。

计及柔性特征的塔架摆杆系统展开过程分析

某型火箭发射塔架摆杆系统在展开过程中出现展开速度不均匀的现象,为研究塔架摆杆系统的柔性特性对其展开的影响,采用Pro/E软件对塔架进行实体建模,运用ADAMS及Patran/Nastran,分别采用了刚性体和柔性体两种不同的方法对摆杆展开过程进行了仿真分析,并单独考虑了摆杆系统两个主要部件的柔体特性对于其展开的影响。结果表明,柔性特性对塔架摆杆系统摆开过程中的速度不均有一定影响,而其两部分主要柔性部件对于其展开时的影响也有很大差异,表现为主轴的柔性是整个柔性摆杆系统出现速度波动的主要影响因素。

一种精简化的球杆系统控制器建模方法

为了模拟人的控制行为,解决复杂控制中行为功能模拟模型的维度灾难问题,以球杆系统为研究对象,设计了精简化的球杆系统控制器模型。该模型采用核主元分析法和虚假最近邻点法,通过重构相空间实现变量选择;同时,利用最小二乘法进行线性回归,拟合从精简的输入空间到输出空间的回归数学模型。试验证明,该控制器的控制算法有效,具有较高的控制精度和稳定性。

自适应遗传PID控制算法在球杆系统中的应用

设计基于遗传算法的自适应PID控制器,建立球杆系统机械部分模型、角度模型和电机模型,得到整个球杆系统的数学模型;通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能。仿真实验结果证明了自适应遗传PID控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等。