光纤激光相干合成高速高精度相位控制器

基于随机并行梯度下降算法(SPGD)和现场可编程逻辑阵列(FPGA)设计制作了相干合成(CBC)相位控制器。理论分析表明,该控制器单次迭代速率大于1.125MHz,对于2路和16路相干合成,其平均控制带宽的理论值分别大于70kHz和9kHz,与现有的SPGD算法相位控制器相比有了量级上的提高。利用该控制器进行了验证性实验,表明该控制器能够实现高速高精度相位控制。当利用相位控制器对两路激光的相位进行锁定时,目标圆孔内能量提高了1.51倍,远场光斑对比度提高了5.29倍。

数字锁相弹道相机旋转快门相位控制器的优化设计

分析了弹道相机系统的构成,并对弹道相机的最主要部分——旋转快门相位控制器工作原理进行剖析.鉴于闭环锁相控制捕获速度及同步准确对目标的摄取及后续交汇处理准确均有较显著影响,在具体分析弹道相机各种工作状态和控制信号关系的基础上,设计了一种基于数字锁相技术的弹道相机旋转快门相位控制器,并对驱动频率及相位差调整等关键技术难点进行建模分析,论证了该设计方案的可行性及优越性.实验结果表明,采用该设计方案可显著提高相机旋转快门的同步准确,使得相机交汇处理数据具有更好的平滑性和一致性.

选相位控制器在分相断路器控制中的应用

电力系统安全稳定运行越来越重要,本文针对在分相断路器控制中使用的选相位控制器进行阐述,并对选相位控制器的工作原理及工作方式进行探讨!

电磁直驱柔性微定位平台谐振抑制控制器设计

针对音圈电机驱动柔性微定位平台的低阻尼谐振问题,利用零极点配置的根轨迹校正方法对其谐振振动模态进行有效抑制以满足其跟踪精度高、响应速度快、抗干扰能力强的性能要求。首先,搭建了音圈电机驱动柔性微定位平台系统并进行系统辨识,获得平台的动态特性;其次,为改善系统的响应特性,在原系统根轨迹上加入共轭零点消除低阻尼共轭极点带来的振荡;此外,在闭环系统基础上加入前置的相位超前前馈控制器以消除闭环系统的相位误差;最后,利用所设计控制器对频率为1 Hz、2 Hz、5 Hz的正弦信号和三角波信号进行跟踪实验,最大跟踪误差分别为轨迹幅值的7.08%和6.05%。实验结果表明,系统能够较好的复现所跟踪的信号,跟踪误差得到了较好的抑制,证明了所设计控制器的准确性、有效性。

电磁阻尼器控制力寻优及控制器设计

本文以转子振动能量最小化为准则,提出了电磁阻尼器控制力寻优及控制参数的计算方法,并采用相应控制算法,详细探讨了变相位和常相位两种控制器的优化设计方法,最后给出了相应的算例.

基于ZPETC和DOB的直线电机控制器设计及实验研究

直线电机驱动系统中存在的负载力、推力波动等干扰力会引起跟踪误差,降低跟踪性能。干扰观测器可以检测并补偿干扰,有效提高系统的抗干扰能力。前馈控制是提高系统跟踪性能的另一种方法,如直接速度前馈控制器、零相位误差跟踪控制器等,可以有效提高系统带宽,提高跟踪性能。针对直线电机在抗干扰和动态响应方面的需求,该文研究了基于直接速度前馈控制器、零相位跟踪控制器和干扰观测器的直线电机控制方法,并给出实验结果。结果表明,直接速度前馈控制器使位置能够无静地跟踪二阶指令输入,干扰观测器能够很好的抑制推力波动和摩擦力的影响,零相位跟踪控制器能够提高位置闭环带宽,改善跟踪性能,特别是三阶位置指令输入时的跟踪误差。

质量波动对永磁同步直线电机控制器的影响及其补偿

在直线电机进给系统中,运动质量的波动是最主要的模型参数波动。基于将干扰观测器和零相位跟踪控制器与PID相结合的控制器结构,分析了质量波动对位置闭环带宽的影响,通过分析可知质量增大会降低位置带宽,破坏位置闭环的零相位误差特性,降低位置跟踪性能。为了补偿质量波动的影响,提出一种基于质量估计和模型补偿的控制器结构。质量估计采用模型参考自适应方法,能够准确及时地估计出质量,稳定后误差不超过3.5%。模型补偿包括质量波动补偿和电流前馈,可使实际模型与设定模型保持一致,补偿了质量波动对位置闭环带宽的影响,保持了控制器的跟踪性能。实验结果验证了该方法的有效性。

气压伺服系统高性能鲁棒控制器的设计

2自由度控制器越来越在伺服控制中显示其优越性。2自由度控制利用反馈控制来保证稳定性,利用前馈保证轨迹跟踪性能。首先辨识得到了气压系统的闭环传递函数。基于闭环系统辨识模型设计了零相位误差前馈控制器(ZPETC),ZPETC将闭环系统带宽拓宽为100rad/s左右。系统的干扰抑制能力、鲁棒稳定性由控制器中反馈环节保证。设计了基于干扰观测器的内环反馈控制;外环反馈仍为位置反馈环节。与PID控制比较,整个控制器在试验中得到了良好的轨迹跟踪精度。

永磁同步电动机伺服系统自校正零相位误差跟踪控制

针对基于零相位误差跟踪控制器(ZPETC)的永磁同步电动机伺服系统易受系统参数变化的影响,本文采用递推最小二乘法对永磁交流伺服系统的转动惯量和粘滞摩擦系数进行了在线估计,并利用根据辨识得到的转动惯量与粘滞摩擦系数对ZPETC进行在线调整,使系统在参数变化时仍然具有良好的跟踪性能。为了克服负载转矩突变对伺服系统的不良影响,还设计了一个参数可以根据辨识得到的转动惯量和粘滞摩擦系数自动更新的负载观测器,该观测器可以使系统在参数变化时仍然能够精确地观测系统的负载转矩,进行精确的前馈补偿,从而大大提高了伺服系统的抗干扰性能。仿真结果表明,此控制方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性。

基于电流跟踪控制的新型负载相位调节器

对负载相位调节器进行了深入研究,包括其主电路工作原理和控制方法.采用AC/DC桥式变流为主电路结构,提出了一种电压外环、电流内环的双闭环控制策略,同时使输入电流跟踪预先给定的正弦波,以保证输出电压的稳定性.给出了主电路中电感和电容取值范围的估算方法,并分析了电流跟踪控制的开关管工作频率的数值算法.最后通过仿真验证了系统的可行性和准确性.

XY平台伺服系统的零相位鲁棒控制

针对直接驱动XY平台伺服系统的位置控制进行设计,考虑到系统的扰动、摩擦等因素引起的误差,采用零相位误差跟踪控制器和干扰观测器相结合的控制方法,通过零相位误差跟踪控制器来减小系统的跟踪误差,并通过干扰观测器来减小扰动对系统的影响,从而同时提高系统的跟踪性能和鲁棒性能。仿真实验结果表明,所提出的控制方案对提高伺服系统的定位精度有一定的作用。

直接驱动XY平台的零相位自适应鲁棒控制

为了提高直接驱动XY平台的跟踪性能,提出了将零相位误差跟踪控制器(ZPETC)与自适应鲁棒控制器(ARC)相结合的控制策略对跟踪误差进行控制,并且采用基于时间序列预测技术的轮廓误差实时补偿方法对两轴运动进行协调控制.ZPETC作为前馈跟踪控制器,可以有效提高系统带宽及跟踪性能,使位置能够无静差地跟踪二阶指令输入;ARC能够克服系统参数变化、负载扰动等不确定性,增强系统的稳定性与鲁棒性;采用基于时间序列预测技术的轮廓误差实时补偿方法能够动态控制插补过程,以有效减小轮廓误差.仿真结果表明,所提出的控制方案具有良好的跟踪性和鲁棒性,可以有效提高跟踪精度和轮廓精度.

具有同步带伺服传动系统的振动误差控制策略

针对数控机床变频主轴同步带结构存在振动误差和非线性干扰问题,提出一种模态滤波器与改进补偿跟踪控制器的综合控制策略。通过辨识机床主轴同步带传动模态的基础上,建立了机械系统的动力学模型和伺服控制模型,针对机械传动环节低频和高频模态对伺服控制带宽的影响,通过零极点对消原理设计相应的模态滤波器将传动系统引入的低阶模态进行抑制,根据系统的传递函数和极点分布设计相应的相位跟踪控制器并添加前馈补偿进行改进,改善伺服传动系统的响应速度。结果表明,由同步带自身模态特性引起的低阶模态是影响控制系统带宽的主要因素,通过设计的模态滤波器可以将伺服带宽由12 Hz提高到110 Hz,并且设计的综合控制策略与其他控制策略相比,可以将跟踪误差大幅度降低。

基于数字前置滤波器优化的ZPETC在伺服跟踪控制中的应用

在高精度伺服跟踪控制系统中,为使输出响应能完整地跟踪输入指令,不仅要求输出与输入之间的相位差为零,而且要求幅值一致,通常采用零相位误差跟踪控制器(ZPETC)作为前馈控制器,补偿相位误差,但同时也产生一定的增益误差。为改善ZPETC的跟踪性能,提出一种基于L2?范数优化的前馈控制器设计方案,通过选取适当的目标函数,设计出最优的数字前置滤波器(DPF),将此滤波器与ZPETC串联构造成新的前馈控制器。仿真结果表明,采用本文提出的优化设计方案,既补偿了相位误差,又改善了系统的增益性能,从而提高了系统的跟踪精度。

基于ZPET-FF和ESO的直线伺服鲁棒跟踪控制

提出一种将零相位误差跟踪和前馈(ZPET-FF)与扩张状态观测器(ESO)相结合的重复控制方法,以提高宏动台直线电机伺服系统的跟踪性能.以ZPET-FF作为前馈跟踪控制器,将信号估计器估计的跟踪误差和系统的实时误差作为其输入信号,将控制器对系统的跟踪误差进行实时补偿,以降低参数变化对系统的影响,有效提高系统的带宽和跟踪性能,减小系统的动态跟踪误差;采用ESO补偿系统中的各种扰动抑制噪声,以提高系统的抗干扰能力.实验结果表明,所提出的控制方法不仅提高了系统的动态跟踪性能,而且减小了系统的跟踪误差.

相位可控脉冲式等离子-MIG复合焊

根据旁轴式等离子-MIG复合焊接技术和等离子电源与MIG电源外特性设计了以单片机为核心的脉冲相位控制器,控制两台电源以脉冲形式产生等离子弧和MIG电弧。脉冲相位控制器有两路输出,形成频率、占空比、相位差、峰值、基值可调的脉冲信号。通过验证实验和工艺实验,证明了脉冲相位控制器的可靠性和功能性。通过调节两脉冲的相位关系实验,表明两脉冲波形在反相位关系下有利于改善两电弧处于直流状态时的相互干涉,提高了复合电弧的稳定性。

最优ZPETC在高精度直线伺服跟踪控制中的应用

在高精度直线伺服跟踪控制系统中,为使输出响应能完整地跟踪输入指令,不仅要求输出与输入之间的相位差为零,而且要求幅值一致,通常采用零相位误差跟踪控制器(ZPETC)作为前馈控制器,补偿相位误差,但同时也产生一定的增益误差.为改善ZPETC的跟踪性能,提出一种基于L2-范数优化的前馈控制器设计方案,通过选取适当的目标函数,设计出最优的数字前置滤波器(DPF).该方案在保持系统零相位误差的同时,改善了系统的增益性能,从而提高了跟踪精度,这一点已得到仿真结果的证明.

中继卫星的偏航角估计和控制方法研究

本文主要研究了中继卫星的偏航角估计和姿态控制问题。首先文中给出了中继卫星的动力学方程，这是进行偏航角估计的基础；然后详细论述了在选择非最小相位控制器进行章动控制的情况下，运用Kalman滤波来进行中继卫星的偏航角估计；最后阐述了在得到偏航角的估计值后，运用喷气控制来进行动量轮卸载和长期角动量管理，并进行了计算机仿真。仿真结果表明，控制效果满足控制精度要求。