基于刚度可调的气动位置伺服系统摩擦补偿控制

气动伺服系统的低刚度、低气源压强、流量易饱和等特性,导致系统在工作过程中能量耗散较大,系统易受摩擦影响,且补偿效果不明显。尤其是当系统的运动方向改变时,会产生明显的“平顶现象”,严重影响气动伺服系统的跟踪精度。采用负载口独立控制结构,消除因两腔耦合而导致的能量耗散,使系统流量特性尽可能地位于线性区间;针对气动系统中存在的摩擦中部分参数不确定,以及外界干扰、动态负载的不确定性,设计非线性自适应鲁棒控制方法;将系统的刚度调节与自适应鲁棒控制进行协同控制,提高气动位置伺服系统的动态性能。仿真和实验结果均表明:具有刚度调节的自适应鲁棒控制能够明显降低系统能量耗散,提高系统位置跟踪精度,有效改善摩擦引起的“平顶现象”。

基于灰色关联补偿控制的气动位置伺服控制系统

针对现有高精度气动位置伺服控制算法复杂、难于工程实现的问题,以灰色关联分析理论为基础,提出基于传统控制算法的灰色关联补偿控制新方法。该方法将灰色关联控制与传统控制相结合,在传统控制回路中增加灰色关联补偿控制器。该补偿控制器根据控制系统实际输出与期望输出数据序列之间的几何形状相似性和距离,计算两者之间的加权灰色关联度,设计灰色关联补偿控制律,对传统控制器的控制输出进行动态补偿。以DGPL型无杆气缸为控制对象,进行气动位置伺服控制的仿真与试验研究,对比灰色关联补偿控制方法与传统控制方法(比例积分微分(Proportional-integral-differential,PID)控制、模糊控制)的控制精度。仿真与试验结果表明,在相同的控制器参数下,灰色关联补偿控制的控制效果优于常规控制器的控制效果,补偿控制器参数经过适当调整,可以实现气动位置伺服系统的高精度控制。

气动位置伺服系统的非对称模糊PID控制

对于有杆气缸的非对称物理及摩擦力特性,提出了采用非对称模糊策略的模糊PID控制算法,较好地解决了有杆气缸由于左右两腔物理结构和摩擦力特性的不对称而造成运动过程中压力变化复杂的问题,改善了系统的动态响应性能.实验证明,采用非对称模糊策略的模糊PID控制可以明显地提高气动位置伺服系统的动态响应性能,系统具有较小的超调量和过渡过程时间,并获得了满意的重复稳态精度.

高速开关阀控气动位置伺服系统的自适应鲁棒控制

针对高速开关阀控气动位置伺服系统所具有的模型参数不确定性、不确定非线性以及外干扰,为实现气缸的高精度运动轨迹跟踪控制,设计了基于标准投影映射的自适应鲁棒控制器。该控制器通过在线最小二乘参数估计来减小模型中参数不确定性,利用基于反步法设计的非线性鲁棒控制来抑制参数估计误差、不确定非线性以及外干扰的影响,从而保证一定的瞬态性能和高的气缸运动轨迹控制精度。由于运用了标准投影映射以保证在线参数估计有界,控制器的两个部分可以独立进行设计。试验表明,所设计的控制器能获得良好的轨迹跟踪控制性能,对干扰具有较强的性能鲁棒性,系统跟踪幅值为0.09 m,频率为0.5 Hz的正弦期望轨迹时,最大绝对跟踪误差为1.51 mm,标准跟踪误差0.72 mm。

比例阀控气动位置伺服系统数学模型的建立及研究

本文从气动位置伺服系统的结构及特性方程出发,推导出系统结构方框图,由此得出了描述系统的四阶线性模型,并对模型参数的变化问题进行了讨论。最后对伺服系统实际控制过程中的传递函数进行了仿真及试验研究,得出了具有实际应用价值的系统数学模型。

气动位置伺服控制系统设计与研究

在对位置伺服控制方式进行研究的基础上,使用LabVIEW软件编写程序对气动比例伺服阀进行控制,最终对无杆气缸的位置进行控制。分别采用传统PID控制器和状态控制器对无杆气缸的位置进行控制,通过对比实验测试曲线,证明状态控制器对无杆气缸的位置控制精度更高、更稳定,特别是方波位置跟踪特性更好,所以状态控制器更适合于气动位置伺服控制系统。

气动位置伺服系统的带α因子的非对称模糊PID控制

为实现低摩擦有杆气缸活塞位置的高精度控制 ,针对物理结构及摩擦力特性的非对称性 ,提出了采用非对称模糊策略的模糊控制算法 ,以适应有杆气缸左右两腔摩擦力和压力在运动过程中变化复杂的情况 .引入传统PID控制 ,进一步改善系统动态响应性能 ,构造出带α因子的模糊 PID控制算法 ,提高其对于惯性负载变化的自适应性 .实验证明 ,采用此新型的带α因子的非对称模糊 PID控制 ,可以明显地提高气动位置伺服系统的动态响应性能 ,系统具有较强的适应性和鲁棒性 ,并获得了满意的重复稳态精度 .

气动位置伺服系统状态反馈控制的改进

基于一种能反映气动位置伺服系统特性的线性化数学模型,对压力差反馈的控制性能进行了理论分析,由分析结果可知,压力差反馈虽然能够该善系统的动态性能,但会引起较大的稳态偏差。在此基础上,提出以压力差微分反馈代替压力差反馈,采用位置、速度和压力差微分反馈控制来改善系统的控制性能,理论分析了该方法的有效性。为了抑制气动位置伺服系统存在的期望值附近的位移波动现象,提高系统的控制精度,提出压力差辅助控制方法。将所提出的控制方法应用于摆动气缸位置伺服系统,试验结果表明,系统获得了较好的控制性能。

气动位置伺服系统的离散模型

为提高气动位置伺服系统的控制精度,针对其离散模型,分别对时延数和噪声多项式进行研究.通过实验证明,采用噪声多项式C为一阶多项式,过程模型时延数为2的二阶的离散数学模型,可以准确地反映气动控制系统的模型结构和摩擦力及其他扰动因素的影响.

自校正调节器在具有阻力负载的气动位置伺服系统中的应用

以空气为传输介质的气动位置伺服系统,由于自身结构的特殊性,难以实现高精度位置控制.为研究工作过程中气缸所受柔性作用力,并真实反映气动系统的控制过程,利用气缸模拟实际环境中系统的负载外力,采用三阶模型描述系统,并运用自校正调节器完成了对系统控制律的设计;最后通过实验研究了自校正调节器对气动位置伺服系统的动态、静态特性的影响并根据仿真实验结果分析了气动系统跟踪响应迟滞性的根本原因.

基于单片机的气动位置伺服定位控制的研究与应用

针对气动位置伺服控制进行研究,采用智能PID的控制算法,解决了传统控制方法难以建立精确数学模型,在控制过程中容易出现超调、滞后的等问题。本系统是基于单片机系统而设计的,大大降低了开发成本,在工业自动化领域有很大的应用空间。

基于比例流量阀的气动位置伺服系统的一种非线性补偿方法

在基于电气比例流量阀的气动位置伺服系统中,比例流量阀的开口有效面积与控制量呈非线性关系,该非线性特性对系统性能有很大影响。该文首先通过仿真和实验,分析了比例流量阀非线性特性对系统控制性能的影响;然后,提出了一种将比例流量阀输入输出进行线性化处理的非线性补偿方法,以减弱系统的非线性强度,改善系统特性,提高系统的可控性。仿真和实验结果均表明,采用该文提出的非线性补偿方法,可以克服比例阀非线性特性的影响,使系统特性得到了改善。

气动位置伺服系统的T-S型模糊控制研究

针对气动位置伺服系统特性随工作点位置和负载变化而变化的特点,提出采用基于Takagi-Sugeno模型(T-S模型)的模糊控制。以比例流量阀控摆动气缸位置伺服系统为例,研究了建立气动位置伺服系统的T-S型模糊控制器的一些关键技术,包括前提变量的确定、子系统的划分、模糊子集隶属函数的确定以及局部控制器的设计等。试验结果表明,采用所建T-S型模糊控制器,在较大范围内的任意负载下,执行元件行程范围内的任意位置,系统都具有良好的响应特性。

气动位置伺服系统的滑模变结构控制

针对气动位置伺服系统的不确定性及非线性等特点,充分利用滑模变结构控制对被控对象的模型误差、对象参数的变化及外部干扰有极佳的不敏感性等优点,将滑模变结构控制方法引入该气动位置伺服系统,并进行了滑模变结构控制器的设计与仿真,在仿真时还加入了系统的不确定性。结果表明:该控制方案有效,而且系统具有很好的鲁棒性。

气动位置伺服系统建模发展综述

由于气体的压缩性、气缸摩擦力等存在因素,气动位置伺服系统是一个非线性系统。本文按照机理分析、系统辨识、机理分析和系统辨识结合三种方法简要介绍了气动位置伺服系统建模的发展情况。文章分析得出气动位置伺服系统的模型由线性到非线性,建模目的从理论研究到实际应用的方向发展。最后提出了气动位置伺服系统建模待解决的问题。

一种气动位置伺服系统的辨识建模方法

针对具有强非线性特性的气动位置伺服系统,难以建立能较准确反映系统特性的线性化数学模型这一问题,该文提出采用基于"灰匣子"的系统辨识法建立比例流量阀控摆动气缸位置控制系统的数学模型,该方法依据摆动缸两腔压力差动态过程与摩擦力无关的特点,将压力差动态过程近似线性化方程与运动方程相结合,构成三阶状态空间模型,采用闭环定位辨识的方法确定模型中的参数。仿真和实验结果表明:采用该方法建立的数学模型能够反映实际系统的动态特征,所提出的建模方法是可行的。

气动位置伺服系统仿真模型的建立

气动位置伺服系统的一些非线性特性难以用数学表达式准确描述,使得建立能够准确描述系统特性的仿真模型比较困难。本文对建立气动位置伺服系统仿真模型的一些关键技术进行了研究,包括比例阀非线性特性的描述、非线性摩擦力的表示、以及执行元件在端位的机械限位动态过程的描述等,并给出了在Matlab/Simulink环境下建立系统仿真模型的方法。以摆动气缸位置伺服系统为例,进行了仿真和实验研究。结果表明所建模型能够反映实际系统的特性,证明所提出的系统非线性特性的描述方法是合理的,所建仿真模型是有效的。

神经网络控制在气动位置伺服系统中的应用

针对比例流量阀控缸气动位置伺服系统的特点 ,提出采用神经网络自适应PID控制器来实现活塞位移的实时控制 ,仿真和实验研究表明 ,这种控制器具有强鲁棒性、快速跟踪性和较好的控制精度等优点 ,其重复定位精度小于 0 .2mm。

气动位置伺服的自适应模糊控制

开发一种由微机、无杆气缸、电 -气伺服阀等组成的气动位置伺服自适应模糊控制系统 ,改善了气压传动的非线性和气缸密封摩擦的多变性的不利影响 ,提高了系统的定位精度和可靠性 .该方案还具有简捷、实用、易于掌握的特点 .

气动位置伺服系统的线性二次高斯LQG自校正控制的研究

为了克服气动伺服系统的时变、非线性等因素对控制系统性能的影响 ,采用在线辨识来获取时变参数 ,并利用卡尔曼滤波器估计系统的状态。为了减少干扰的影响 ,提高定位精度 ,设计带积分的 LQG最优自校正控制器。仿真和实验表明 :带积分的 LQG自校正控制能有效地抑制干扰 ,改善气动位置伺服控制的动、静态性能。图 4表 1参