一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计

这里提出了一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计,以提高电液位置伺服系统的控制准确度。从电液伺服系统的构造出发,分析了其组成结果与工作过程。以外界输入电压为依据,求取了滑阀的动力学模型,通过液压缸两个子缸压力差值形成的负载压力,计算出了滑阀动态运动时产生的流量,并通过负载压力得出了负载的位移平衡方程,进而以滑阀位移、负载位移及输入电压等系统的状态参数,获取了电液伺服系统的动力学模型。引入超螺旋控制器和广义超螺旋控制器的一般表达形式,以输入电压误差及负载位移误差为依据,构造了系统的滑动面函数,并将滑动面函数的导师与超螺旋控制器相结合,构造了基于超螺旋控制器的滑模控制器,为了提高系统的收敛速度,在基于超螺旋控制器的滑模控制器的基础上,借助广义超螺旋控制器,构造了高阶滑模控制器,以对电液位置伺服系统进行控制。实验结果表明,所提算法不仅具有较好的响应速度,而且对电液位置伺服系统的控制准确度较高,在对目标轨迹跟踪时,所提方法比模糊干扰观测器方法的跟踪准确度提高了33.11%。说明所提方法对电液位置伺服系统具有较好的控制性能。

电液位置伺服系统低阶自抗扰控制研究

电液位置伺服系统是一种时变非线性、外部扰动未知且数学模型复杂的高阶系统,对其采用的高阶自抗扰控制方法,需要整定参数较多,模型结构复杂,在实际工程应用中难以实现。针对这个问题,对电液位置伺服系统的一阶和二阶自抗扰控制(ADRC)性能进行研究,实现电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制。基于Simulink建立的电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制系统,给定阶跃和正弦信号指令,并对系统施加一个负载扰动力,分析系统的响应速度、准确性和抗干扰能力。结果表明,一阶和二阶自抗扰控制都可以使电液位置伺服系统达到稳定状态,且二阶非线性自抗扰控制系统响应速度更快,控制精度高,鲁棒性更强。

基于模型跟随自适应控制的电液位置伺服系统重构控制

航空机电系统中电液位置伺服系统(EHPSS)组件故障易引发连锁反应,对此,本文提出了一种基于模型跟随自适应控制的重构控制器。首先,根据电液位置伺服系统的组成结构、工作原理以及典型组件故障机理,分别建立其标称模型与故障模型;然后,结合模型跟随理论与Lyapunov稳定性理论,设计了模型跟随自适应重构控制器,该控制器不需要故障先验信息,仅根据故障系统的状态与参考模型状态之间的广义误差,在线调整自适应控制器参数,使得当时间趋向无穷大时,广义误差信号逐渐收敛于零,不仅可以保证系统的稳定性,还具有自适应速度快的优点;最后,通过多种故障情况下的位移跟踪试验,验证了该重构控制方法的重构控制能力和鲁棒性。本文所提出的建模与控制方法对于机电系统重构控制的未来研究具有参考价值。

基于核回归区间模型的电液位置伺服系统故障检测

针对电液位置伺服系统在运行过程中存在非线性、干扰性、复杂性以及参数不确定性等问题,提出了基于核回归区间模型的电液位置伺服系统故障检测方法。该方法利用反映系统诸多不确定性的无故障可测输入-输出数据,建立能控制核回归模型精度、又能平衡该模型结构复杂性的区间模型,用于判断电液位置伺服系统的实际输出是否越过系统健康运行时的区间输出,进而实现故障检测。该方法由于考虑了基于区间的动态阈值对故障进行检测,消除了传统的固定阈值易引起故障误报现象,所以具有一定的自适应性能力。实验论证了所提出的故障检测方法,可用于电液位置伺服系统故障的实时检测。

电液位置伺服系统高增益自抗扰控制

针对电液位置伺服系统采用自抗扰控制策略时,存在因系统阶数过高导致状态观测器需观测的变量多、观测信息相位滞后以及易引起系统响应滞后及超调等问题,采用高增益自抗扰控制方案。对系统模型进行降阶处理,以简化控制器结构,减少待整定参数;在传统扩张状态观测器的基础上,进一步对系统总扰动的微分信号进行观测,观测系统扰动的变化趋势,产生有效的超前补偿信号,从而提高系统控制性能及抗扰能力。最后,通过MATLAB与AMESim进行联合仿真。结果表明:该控制方案相比于传统自抗扰控制,系统超调量降低85%,响应速度提高47.7%,并有效提高了系统抗干扰能力,具有更优良的动态及稳态性能。

基于ESO的电液位置伺服系统自适应反步滑模控制

针对阀控电液位置伺服系统具有的不确定参数、外部干扰、系统状态不可测问题,在反步控制的基础上,同时引入滑模控制理论,提出一种带有ESO(扩展状态观测器)的自适应反步滑模控制策略。建立系统的非线性状态空间方程,基于系统模型设计出一种ESO,对速度值以及外干扰进行有效估计,同时引入自适应算法对系统不确定参数进行在线估计,设计出不确定参数的自适应律,通过Lyapunov稳定性定理证明所设计的控制器的稳定性。最后,仿真研究表明所设计的控制器能够对速度以及外干扰进行有效估计,并且具有较高品质的位置跟踪能力。

单杆液压缸电液位置伺服系统物理建模与分析

单杆液压缸电液位置伺服系统由于结构紧凑,被工程界大量应用,但是其结构不对称,数学模型复杂,很多因素无法通过数学方法精确分析,针对这个问题,利用Matlab/Simulink多领域物理建模的方法,建立了单杆液压缸电液伺服系统的物理模型,对其性能研究分析。分别输入正弦信号和方波信号,得到响应曲线图和Bode图。仿真结果表明:单杆液压缸电液位置伺服系统物理模型可以直接根据工作原理添加对应的元件以及环境影响因素,模型精度高,不需要传递函数,仿真的结果也更为准确,更接近实际情况,有利于分析电液位置伺服系统控制性能,具有更好的参考价值,提高了系统模型仿真的准确性。

基于AMESim-Simulink的电液位置伺服系统的滑模变结构控制

以电液位置伺服系统为研究对象,采用联合仿真方式对其进行了滑模变结构控制的研究。首先搭建电液位置伺服系统的AMESim模型,通过系统辨识得到系统的数学模型,并将此数学模型转变为状态空间方程,在Simulink中对其进行了滑模控制律的设计及仿真分析。结果表明:滑模控制对输入信号具有响应速度快、跟踪精度高等良好的控制特性。

电液位置伺服系统的规则自校正模糊PID控制器

介绍电液位置伺服控制系统的组成与工作原理,并利用实时工作间(RTW)的半物理仿真环境和MATLAB系统辨识工具箱,对电液位置伺服系统进行系统模型辨识及验证。提出一种规则自校正模糊PID控制器,并将其用于辨识得到的模型中,设计一种在线的模糊推理算法,使得模糊控制规则可以得到实时在线调整。仿真结果表明:基于规则自校正模糊PID控制器的电液位置伺服系统的性能得到较大改善,既具有PID控制器高精度的优点,又具有模糊控制器快速、适应性强的特点,保证系统具有良好的动、稳态特性。

电液位置伺服系统的变速趋近律滑模控制抖振抑制

针对指数趋近律变结构控制应用于电液位置伺服系统存在控制性能与抖振不能兼顾的问题,设计出新型变速指数趋近律滑模控制器。建立基于偏差变量的电液位置伺服系统状态空间模型,推导出指数趋近律滑模控制器结构,进一步确定包含偏差变量的切换函数及其导数,通过定义系统的Lyapunov函数,证明了趋近律控制下系统的稳定性。研究通过实时分析运动点距离滑模面的位置及趋近速率,采用模糊参数优化策略动态调整到达速度的变速趋近律方法,实现在滑模面外时加快响应速度并增强系统克服摄动及外部干扰能力,到达滑模面时柔化控制量以消除抖振的目的。通过试验研究变速趋近律与传统指数趋近律控制下的系统方波跟踪动态响应、稳态误差及控制量抖振指标,结果表明变速趋近律不仅保证到达运动的快速性,且有效降低了稳态抖振,具有良好的稳态性能。

电液位置伺服系统模糊速度补偿μ复合控制

针对变刚度电液位置伺服系统在快速定位控制中存在的超调现象,考虑负载刚度对位置伺服系统的影响,提出了模糊速度补偿μ复合控制策略,给出复合控制策略的工作原理,导出速度流量补偿模型。设计模糊速度补偿器及鲁棒μ控制器,实现了伺服缸无扰速度补偿及负载刚度摄动的抑制,应用Matlab、AMESim联合仿真和半实物仿真平台分别进行复合控制策略验证,仿真及实验结果表明,μ控制器有效抑制了负载刚度摄动,而速度补偿的引入使系统在快速性条件下实现了位置的精确定位控制,验证了所提控制策略的有效性。

基于LS-SVM的电液位置伺服系统多故障诊断

利用最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machines,LS-SVM),设计了一个电液位置伺服闭环控制系统的多故障诊断系统。利用系统的可测参量,建立了基于LS-SVM的电液位置伺服系统的全局故障检测模型和局部故障检测模型。在仿真过程中发现,此方法的诊断准确度高,适用于闭环系统的单故障及多故障的检测及定位,仿真结果验证了该方法的有效性。

基于动态逆模型的电液位置伺服系统复合控制

电液位置伺服系统是典型的非线性系统,且往往存在较强的外部干扰。正是由于系统非线性及不确定性,传统方法设计的闭环控制器往往不能满足系统的高性能需求。基于系统动态逆模型设计出复合控制器,包括前馈控制器和鲁棒控制器,分别用于提高系统的控制精度及鲁棒性,给出电液位置伺服系统鲁棒控制器的一般设计方法,并针对电液伺服系统的主要非线性参数,给出在线预估的自适应方法。最后给出复合控制器的验证实例,并对所建数学模型及参数预估方法进行验证,试验结果表明,所提出的基于动态逆模型的复合控制策略提高了系统控制精度,增强了系统抑制外干扰的能力,拓展了系统双十频宽。

阀控电液位置伺服系统非线性鲁棒控制方法

为了解决电液伺服跟踪控制中存在流量非线性以及参数不确定问题,以阀控液压马达为对象设计了一种非线性鲁棒控制器.该算法基于Back-Stepping的设计思想,将阀控电液系统的位置跟踪问题转化为系统负载流量规划问题,仅需一步反步递推,即可完成控制器设计,具有较强的工程实用性.该算法综合考虑了制约电液位置系统跟踪精度的流量非线性以及系统参数不确定性问题.理论证明了该算法的稳定性.通过和传统PID(Proportional-Integral-Derivative)控制器的对比试验表明,基于该控制器,系统跟踪性能得到了显著提升.

基于干扰观测器的电液位置伺服系统跟踪控制

针对电液位置伺服系统存在匹配和不匹配模型不确定性的问题,提出一种基于滑模的模型不确定性补偿控制策略。通过设计滑模观测器估计电液位置伺服系统的匹配和不匹配模型不确定性,以在控制器设计中将其补偿,有效地削减控制器不连续项增益。将观测器滑模面引入到控制器滑模面中构造新的控制器滑模面,消除不确定性的估计误差,以保证控制器良好的动态性能。此外,不使用系统加速度信息,以降低可测噪声对跟踪性能的恶化。通过Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统的全局稳定性。仿真结果显示,与积分滑模控制策略相比,所提方法能够补偿电液位置伺服系统中存在的匹配和不匹配模型不确定性,同时削弱滑模控制的抖振,具有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性。

基于CMAC的带有未知负载干扰电液位置伺服系统的自学习控制

针对电液伺服系统的特点 ,提出了基于 CMAC神经网络非线性控制的结构和算法。对电液位置伺服系统的动态仿真表明 。

基于MATLAB的电液位置伺服系统仿真分析

以MATLAB为开发工具,将其应用于运动平台电液位置伺服系统的仿真分析中,对如何提高电液位置伺服系统的动态品质进行了分析和研究,给出了仿真分析结果,为电液位置伺服系统的仿真分析提供了更加通用、准确和快捷的方法。

电液位置伺服系统的模糊免疫自适应PID控制的研究

本文应用免疫反馈系统的原理和模糊控制理论 ,在传统PID控制基础上设计出一种模糊免疫自适应PID控制器 ,并对某电液位置伺服系统进行了动态仿真。仿真结果表明 。

基于重复控制补偿的电液位置伺服系统分数阶PID控制

针对电液位置伺服系统参数时变和外负载干扰等不确定性,建立了电液位置伺服系统数学模型.为了提高电液位置伺服系统的跟踪精度,基于分数阶控制理论,引入重复控制回路,提出一种基于重复控制补偿的分数阶PID控制策略,采用Oustaloup滤波算法实现分数阶微积分运算.应用MATLAB/Simulink仿真软件对控制策略进行验证,分析了系统开环增益、伺服阀固有频率和阻尼比、动力机构固有频率和阻尼比等参数摄动时的跟踪效果.仿真结果表明:所提控制策略有效提高了电液位置伺服系统的跟踪精度,抗参数摄动能力较强,鲁棒性较好.

改进PSO算法优化的电液位置伺服系统滑模控制

针对电液位置伺服系统因参数不确定性、复杂时变性与非线性而导致控制性能不佳的问题,提出了一种基于改进PSO算法的电液位置伺服系统滑模控制方法。建立电液位置伺服系统的误差状态空间方程,通过设计滑模面和控制律推导出滑模控制器结构,利用李雅普诺夫函数验证了控制器的稳定性,采用柯西变异和自适应速度更新策略改进了PSO算法,并把改进后的PSO算法应用至滑模控制器中进行参数优化,基于AMEsim/MATLAB联合仿真研究了几种方法下系统对位置的跟踪情况。结果表明,相比于PSO算法和APSO算法,改进PSO算法寻优性能更好,从而验证了该方法是有效的;通过对比分析,采用改进PSO算法的滑模控制器极大地提高了系统的控制性能,在抑制抖振的同时实现了系统对状态轨迹的快速精确跟踪。通过现场试验研究,验证了所提方法的应用可行性。