基于零相位误差跟踪控制器的轮廓误差交叉耦合控制

针对高精密轮廓加工,在分析系统轮廓误差的基础上,通过减小跟踪误差来间接减小轮廓误差,提出了将交叉耦合控制器和零相位误差跟踪控制器相结合的控制策略。交叉耦合控制器用以增加各轴之间的匹配程度,以减小轮廓误差;零相位误差跟踪控制器作为前馈跟踪控制器,提高了快速性,使系统实现准确跟踪。仿真结果表明所提出的控制方案是有效的,能达到良好的轮廓跟踪效果,从而提高了轮廓加工精度。

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。

采用误差估计补偿的改进型零相位误差跟踪控制

针对伺服系统中零相位误差跟踪控制器(ZPETC)对系统建模误差和参数变化非常敏感的缺点,提出了一种改进型ZPETC设计方法.将信号估计器估计的跟踪误差和系统实时误差作为ZPETC的输入信号,控制器针对系统的跟踪误差进行实时补偿,从而减小零相位误差跟踪控制器受系统参数变化的影响,同时采用低通滤波器(LPF)来消除误差信号中的高频噪声.理论推导与仿真结果表明,该方案在保持伺服系统零相位滞后的同时,减小了系统的跟踪误差,提高了系统的跟踪精度.

基于零相位误差跟踪的直线伺服系统重复控制

永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统在跟踪周期性输入时,PMLSM的端部效应和摩擦力所造成的周期性推力波动影响系统的跟踪精度。同时,电动机本身所存在的响应滞后会造成输入与输出之间的相位差,影响系统的跟踪性能。为达到零相位误差跟踪的目的,速度控制器采用伪微分前馈反馈(PDFF),位移控制器采用零相位误差跟踪重复控制(ZPETRC),将重复控制(RC)和零相位误差跟踪控制(ZPETC)相结合,重复控制用以抑制周期性跟踪误差,零相位误差跟踪控制用以减小系统的相位差,实现对周期性输入信号的精确跟踪。理论推导与仿真结果表明,该控制方案有效地抑制PMLSM伺服系统的周期性跟踪误差,补偿了时间滞后所造成的相位误差,使系统对周期性输入信号具有良好的跟踪特性。

基于最少拍无波纹的零相位误差跟踪控制在精密直线位移装置中的应用

为使精密直线位移装置控制系统的输出响应能够准确而且快速地跟踪输入指令,同时消除由直接驱动带来的负载扰动、切削力波动等因素对系统性能造成的不利影响,针对用于非圆截面零件数控车削的精密直线位移系统,提出一种基于最少拍无波纹控制的零相位误差跟踪控制(Zero phase error tracking control,ZPETC)方案。该方案既能消除不稳定零点导致的系统相位误差,又能提高系统的响应速度。仿真结果表明,基于最少拍无波纹控制的ZPETC方法,有效地改善系统的跟踪性能。系统对于正弦信号的稳态跟踪误差可以达到±0.5μm,其阶跃响应准确且速度快。与一般精密直线位移装置的控制方法相比,此方法能提高系统的跟踪精度,同时具有良好的抗干扰能力,具有广泛的应用前景。

电动车回馈制动的零相位误差跟踪控制研究

电动车回馈制动的特性对控制策略提出了越来越高的要求,为提高系统的控制精度和响应速度,将零相位误差跟踪控制(ZPETC)引入电动车回馈制动控制中。分析了ZPETC的控制原理,设计电动车回馈制动的ZPETC控制系统,建立了仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明ZPETC可以十分有效地提高电动车回馈制动跟踪效果,将具有广泛的应用前景和实际意义。

中凸变椭圆活塞直线伺服系统的变增益零相位误差跟踪滑模控制

针对中凸变椭圆活塞直线伺服驱动系统,提出了变增益零相位误差跟踪—滑模控制这一新型控制策略,以提高系统的跟踪性能和抗扰性能。它结合了变增益零相位误差跟踪控制器的理想跟踪特性与滑模控制器的抗扰动能力的优点,并采用扰动观测器对负载扰动进行估计和补偿,从而保证了中凸变椭圆活塞直线伺服驱动系统的快速稳定性。仿真结果表明,采用这种控制策略可以十分有效地减小中凸变椭圆活塞直线伺服驱动系统的跟踪误差。

基于零相位误差跟踪的月球车姿态模拟器控制

在月球车姿态模拟器控制中,常规的反馈控制仅利用了当前控制时刻的信息,当目标输入变化时,会因控制滞后而产生跟踪误差,因而仅利用常规的反馈控制不能满足高精度跟踪的要求。本文研究一种基于零相位误差跟踪的月球车姿态模拟器控制,该方法极大地增强了输出响应对指令的跟踪能力,同时滞后误差也大大减小,证明了零相位跟踪控制在月球车姿态模拟器控制中的优点,并通过了实验验证。

永磁直线同步电动机的变增益零相位H_∞鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统,提出了一种将变增益零相位误差跟踪控制(VGZPETC)和H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略,以解决系统的快速而精确的跟踪性能和抗扰性能之间的矛盾。变增益零相位误差跟踪控制器克服了建模误差、系统参数变化等的影响,保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而H∞控制器克服了负载扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性能。仿真结果表明,该方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性。

永磁直线同步伺服电机的零相位二自由度H_∞鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统,提出了一种将零相位误差跟踪控制(ZPETC)和H∞鲁棒控制相结合的二自由度鲁棒跟踪控制策略,以解决系统的快速而精确的跟踪控制性能和抗扰性能之间的矛盾。零相位误差跟踪控制器保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而H∞控制器克服了负载扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性能。仿真结果表明,该方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性。

高速雕刻头的零相位误差跟踪控制研究

针对凹版印刷电子雕刻制版设备中关键零部件的控制问题,对工作频率为8 000 Hz的雕刻头进行了零相位误差跟踪控制研究。基于DSP和FPGA,开发了伺服刷新周期为1μs的实时运动控制平台,建立了双质量-弹簧系统动力学模型,采用扫频方法获得了系统幅频和相频响应特性;基于子空间方法,建立了精确数学模型,并基于系统数学模型,提出了采用低通滤波器限制控制器输出的零相位误差跟踪控制;通过仿真确定了低通滤波器带宽。研究结果表明:该控制器改善了系统的阶跃响应动态特性,提升了系统响应速度,系统上升时间减少了25μs;并抑制了谐振振动,验证了该控制算法的有效性和工程可实现性。

零相位跟踪控制的交流位置伺服系统研究

本文针对位置伺服系统中存在的跟踪误差，研究了零相位跟踪控制的交流位置伺服系统，提出了一种简便易行的设计零相位跟踪控制器的方法—扩展频带零相位跟踪控制。仿真和实验结果表明，采用零相位跟踪控制器来减小位置伺服系统的跟踪误差是十分有效的。

自适应零相位误差跟踪算法用于非圆柱磨削

介绍了一种非圆柱表面高效、高精度磨削加工新方法──点磨法，对该磨削加工方法的控制技术进行了探讨．提出了零相位跟踪控制算法，使控制系统对给定非国特殊曲线具有很高的跟踪精度，从而保证了非圆轴类表面磨削加工精度．

数控机床进给运动的零相位跟踪鲁棒控制

将零相位跟踪控制(ZPETC)和扰动观测器(DOB)结合,给出了适合高性能数控机床进给运动的零相位跟踪鲁棒控制方法,并讨论了该控制算法的特点。仿真结果证明算法是可行和有效的。

直线伺服系统的变增益零相位H_∞鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动伺服系统,提出了一种将变增益零相位误差跟踪(VGZPET)控制和H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略,以解决系统的快速而精确的跟踪性能和抗扰性能之间的矛盾.VGZPETC克服了建模误差、系统参数变化等影响,保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而H∞控制器克服了负载扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性能.仿真结果表明,该方案具有快速精确的跟踪性能,同时对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性.

变增益零相位跟踪控制交流位置伺服系统研究

针对交流位置伺服系统中零相位跟踪控制器对建模误差、系统参数变化相当敏感的缺点，提出了一种简单有效的设计零相位跟踪控制器的方法──变增益零相位跟踪控制，仿真结果表明，采用这种零相位跟踪控制器来减少位置伺服系统的跟踪误差是十分有效的．

输入受限非线性系统的自适应零误差跟踪控制

针对非线性系统面临的不确定动态、未知外部扰动和输入受限问题,提出了一种考虑输入饱和的零误差跟踪控制器。首先将系统的未建模动态和外部扰动综合为有界的“总扰动项”,进而设计控制律和自适应律补偿这一扰动项,使跟踪误差渐进收敛至零而不仅仅收敛至有界的紧集内。相比于传统的考虑不确定动态和外部扰动的非线性控制方法,所提控制方法的控制器结构更加简单,跟踪精度更高。此外,通过设计辅助误差补偿系统,使得控制器能较好地应对输入饱和情形,在饱和情形消失后,补偿信号能够渐进收敛至零。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

零相位跟踪预测自学习复合运动控制系统研究

提出了一种结合了零相位跟踪控制与预测自学习控制的零相位跟踪预测自学习复合控制方案,并将它在运动控制系统中进行了实验研究,结果表明,对于周期性的位置指令信号输入,这种控制系统能够从第一个指令周期开始就具有比较小的跟踪误差,而且误差还会周期性减小,具有比单独的零相位跟踪控制或者预测自学习控制更好的控制性能。

非最小相位系统跟踪控制综述

非最小相位系统是指包含不稳定零动态的系统.经典的跟踪控制理论,特别是非线性系统跟踪控制理论,是以最小相位系统为基础建立的,不能直接用于非最小相位系统.研究非最小相位系统跟踪控制理论,是对经典控制理论的扩展和补充,具有重要的意义.本文对目前非最小相位系统跟踪控制领域取得的成果进行综述.首先梳理各种非最小相位系统跟踪控制方法的基本思想,并按照近似跟踪和精确跟踪进行归类,建立非最小相位系统跟踪控制的基本框架.然后围绕该框架对各种方法进行详细介绍.接着讨论非最小相位系统的跟踪性能限制.最后总结现有研究存在的一些问题及对今后的发展方向进行展望.本文的目的在于使控制工作者对非最小相位系统的跟踪控制有一个较为清晰的认识.

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。