Solving position-posture deviation problem of multi-legged walking robots with semi-round rigid feet by closed-loop control

The semi-round rigid feet would cause position-posture deviation problem because the actual foothold position is hardly known due to the rolling effect of the semi-round rigid feet during the robot walking. The position-posture deviation problem may harm to the stability and the harmony of the robot, or even makes the robot tip over and fail to walk forward. Focused on the position-posture deviation problem of multi-legged walking robots with semi-round rigid feet, a new method of position-posture closed-loop control is proposed to solve the position-posture deviation problem caused by semi-round rigid feet, based on the inverse velocity kinematics of the multi-legged walking robots. The position-posture closed-loop control is divided into two parts: the position closed-loop control and the posture closed-loop control. Thus, the position-posture control for the robot which is a tight coupling and nonlinear system is decoupled. Co-simulations of position-posture open-loop control and position-posture closed-loop control by MATLAB and ADAMS are implemented, respectively. The co-simulation results verify that the position-posture closed-loop control performs well in solving the position-posture deviation problem caused by semi-round rigid feet.

电子液压线控制动压力控制开发

为了克服电子液压线控制动系统(EHB)死区、摩擦及系统不确定性对压力控制的响应和精度的影响,文章提出一种新的闭环-前馈相结合的压力控制策略。该策略首先建立电子液压线控制动系统的动力学模型,并分析压力与活塞位移和速度相互关系,根据试验台架获取主缸压力与活塞位移的关系曲线;同时提出以压力-速度-电流为主的主控制回路,并以主缸活塞位置为辅助量的压力补偿控制策略;最后在斜坡和正弦工况下进行测试,结果表明该方法能够保证压力跟踪的快速响应和稳态跟踪性能。

Considering Process Nonlinearity in Dual-Point Composition Control of a High-Purity Ideal Heat Integrated Distillation Column

Dual-point composition control for a high-purity ideal heat integrated distillation column (HIDiC) is addressed in this work. Three measures are suggested and combined for overcoming process inherent nonlinearities:(1) variable scaling; (2) multi-model representation of process dynamics and (3) feedforward compensation. These strategies can offer the developed control systems with several distinct advantages: (1) capability of dealing with severe disturbances; (2) tight tuning of controller parameters and (3) high robustness with respect to variation of operating conditions. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed methodology.

基于双旋转移相变压器的新型无功补偿器及其双环控制策略

随着出力具有随机波动性特征的分布式电源渗透率的不断攀升以及城市电缆化率的进程加速,有源配电网线路中无功过剩和过电压的现象日益明显,对动态无功补偿装置的经济性、可靠性和精准调控能力提出更高要求。在电流源型静止同步补偿器的基础上,该文结合双旋转移相变压器的连续调节特性,提出一种新型旋转式无功补偿器(novel rotary var compensator,NRVC)拓扑电路。通过构建NRVC稳态数学模型,深入分析得到NRVC补偿调控机理及其补偿容量约束关系。针对NRVC结构特点,提出基于瞬时无功理论的无功补偿控制策略,其中功率外环可对功率因数进行精确控制,电流内环加入限幅环节有效限流,提高装置运行可靠性。通过仿真及动模实验验证所提拓扑及其控制策略的有效性,结果验证了NRVC具备双向、连续调节补偿无功的能力,具有调节精度高、谐波畸变率低的优点。

换钻机械臂结构设计与运动分析

为了实现瓦斯钻机钻杆的自动更换,设计了一种以摆动油缸为主要驱动元件的换钻机械臂。通过改进D-H法建立机械臂的运动学模型,利用解析法求取正逆解;利用MATLAB求得机械臂的工作空间;通过五次多项式对机械臂的运动轨迹进行规划;运用ADAMS进行动力学仿真;以第一摆动缸作为被控对象设计位置闭环控制回路,增加压力补偿阀以减少摆动油缸的振动。结果表明,以摆动油缸为主要驱动装置的换钻机械臂结构设计合理;在回路中增加压力补偿阀可显著减少振动冲击和绝对误差。

基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制

针对永磁同步电机转矩闭环控制系统中动态耦合项和反电动势项引发弱动态性能的问题,提出一种基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制方法。首先,基于永磁同步电机模型建立新型电压控制律,保证转矩闭环控制系统的稳定性。其次,利用速度估值与滑模面的函数关系,设计自适应速度观测器,对d、q轴耦合项和反电动势项进行补偿,同时实现系统的速度闭环控制。在此基础上,引入含sigmoid非线性光滑函数的滑模面,构造滑模补偿控制策略,实现控制律在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和由TMS320F28335控制的400 W永磁同步电机的实验平台。仿真和实验结果表明所提控制方法具有转矩和电流波动小、响应快和鲁棒性强的特性。

MEMS高温压阻式压力传感器闭环控制方法

为提高MEMS高温压阻式压力传感器的整体性能,提出一种MEMS高温压阻式压力传感器闭环控制方法。明确MEMS高温压阻式压力传感器在工作过程中产生的变谐效应,分析了静电驱动和电容检测。根据分析结果设计出闭环控制策略,在闭环控制过程中采用二元差值算法补偿传感器的温度误差,提高控制精度。通过灵敏度校准和零点失调校准,实现了MEMS高温压阻式压力传感器的闭环控制。试验结果表明,所提方法的控制精度高、信号采集准确率高及控制性能好。

蠕动式精密直线驱动器

基于蠕动原理和误差补偿技术,用压电陶瓷作为动力源设计了一种精密直线驱动器。建立了驱动器的动力学模型,并制作了样机。试验表明:在计算机闭环控制下,该驱动器能够可靠地实现双向运动。在行程为1mm时,定位精度达到±0.01μm;有效驱动力为20N。

广域闭环控制系统时延的分层预测补偿

电力系统广域闭环控制的反馈信号及控制信号均通过网络传输,控制网络的时延很可能恶化控制效果甚至导致系统不稳定。为此,对广域闭环控制系统依据功能进行分层并分析闭环时延的产生,进而提出一种分层预测补偿方法,该方法将时延补偿与闭环控制系统的实现相结合,使用预测方法为控制策略提供近似的实时数据,使时延的影响与闭环控制策略隔离以保证控制效果。详述该预测方法的特点,并以自回归算法为实例阐述了其实现方法。搭建了RTDS硬件在环测试平台,并分别以实测时延和随机时延进行测试。结果表明,所提出的分层预测补偿方法能有效补偿固定的或随机分布性的闭环时延,减小了时延对控制性能的影响。

基于半闭环控制的数控系统反向间隙补偿

在半闭环控制的机床中反向间隙是影响机床定位精度和加工精度的一项重要因素,对其进行反向间隙补偿是一项非常重要的工作。文章提出了基于半闭环控制下的间隙补偿原理,通过间隙模型仿真验证了补偿算法的可靠性,并且在开放式数控系统实验平台上实现了算法的嵌入,实际的测量结果论证了算法的正确性。实验表明,通过该间隙补偿方法可以有效地降低因反向间隙所造成的轮廓误差。

光电跟踪自抗扰控制技术研究

为了实现对快速运动目标高精度跟踪,对光电跟踪系统中的自抗扰控制技术进行了研究。根据速度闭环传递函数,利用三阶非线性扩张观测器估计系统状态变量,实现对不确定性因素的补偿,通过改变位置环被控对象传递函数提高系统的跟踪精度。对系统进行仿真与实验研究,分析自抗扰控制对光电跟踪系统动态和稳态性能的影响,与PI控制相对比,结果表明:对于高速运动目标,利用自抗扰控制技术可以将系统的跟踪精度提高7倍左右;对于低速运动目标,由于摩擦和系统噪声的影响,系统的跟踪精度仅提高了4倍左右。若在控制回路中引入相位超前环节,可以将系统的超调量降低40%,进一步改善了系统的动态性能,该技术的实现对于高精度跟踪控制的研究具有重要的应用价值。

成碧线220kV可控串补系统的控制策略和系统试验

采用可控串联补偿(TCSC)可以提高长距离弱联系系统的电网输送能力、阻尼系统低频振荡、提高系统稳定性。合理的控制策略能使TCSC产生更有效的作用。成碧线220kV的TCSC系统控制策略主要针对电力系统的暂态稳定和阻尼振荡2个阶段进行设计,其控制器主要由阻抗控制环节、阻尼控制环节、暂态稳定控制环节以及保护环节、延时环节组成。系统试验证明:成碧线220kV的TCSC装置能够平滑、快速地进行阻抗调节,有效阻尼系统低频振荡,提高系统稳定性。

冷轧带钢在线板形信号补偿技术及工业应用

综合考虑冷带钢轧机现场实际工况条件,根据板形仪在线板形检测原理、受力条件和几何关系,研究带钢横向温差、带钢卷形、边部覆盖,检测辊包角、挠度、安装几何误差和磨损量等因素对在线板形检测精度的影响,与生产实际相结合,建立一套满足工业应用的在线板形信号综合补偿模型。依托该模型开发的在线板形信号综合补偿技术,成功应用于鞍钢1 250 mm六辊冷带钢轧机上,使板形仪在线检测板形信号准确反映冷轧带钢真实板形状况,兼顾后续深加工工艺要求,根据不同轧制条件和产品规格制定动态板形标准曲线,为板形闭环控制提供可靠板形数据,显著提高冷轧带钢产品的板形指标和质量稳定性。总张力计算值与实测值误差在3%以内,板形闭环控制投入后,稳态时板形指标在6 I以内。

单调谐并联混合有源电力滤波器控制策略研究

针对单调谐并联混合有源电力滤波器的补偿精确度受控制系统带宽严重制约的问题,提出一种同时反馈电网电流和五次谐波电流的双闭环控制策略,并对其直流侧稳压控制器进行详细的分析和设计。根据单调谐并联混合有源滤波器的电路拓扑结构,推导系统在旋转坐标系下的小信号模型及其传递函数,分别设计电网电流控制器,五次谐波电流控制器和电压环控制器。对采用所提出的控制策略的有源滤波器进行仿真研究并制作实验样机。仿真和实验结果表明,该控制策略具有很高的稳态补偿精确度和动态响应速度,易于数字实现,且由于只需要检测两路电网电流,节省了装置成本。

有源电力滤波器闭环控制算法研究

有源滤波器是电力系统谐波补偿的新型解决方案。现有的有源滤波器多采用开环控制算法,谐波补偿性能受参数不确定和干扰的影响较大。在讨论了延时稳定性等并联型有源电力滤波器闭环控制算法设计的关键技术基础上,扩展了RDFT(Real Discrete Fourier Transform)组合选频滤波器并证明了其数学性质,提出了基于此算法与重复控制原理的闭环无差控制算法。PSCAD/EMTDC仿真实验表明,该算法可以实现对多个指定频率的谐波进行稳态无差的补偿。

3D复杂形状板料冲压成形回弹误差补偿方法及其实验验证

针对冲压件回弹误差,建立了3D复杂形状板料冲压成形精度闭环控制系统。以回弹误差为控制目标,以线性闭环控制系统、空间Fourier变换和频域传递函数为理论基础,基于模具实验迭代,建立了模具回弹误差补偿修正算法。该算法接收模具和冲压件的激光扫描测量数据,输出模具型面修正后离散数据。利用提出的频域模具修正算法对回弹现象较为严重的弯曲和浅拉深过程,进行了回弹误差补偿的有效性验证。实验结果表明,该算法可以较好地控制板料冲压成形回弹误差,具有工程使用价值。

板料冲压成形回弹补偿修正方法及其验证

以冲压件回弹引起的尺寸误差为控制目标,以线性闭环控制系统、空间Fourier变换和频域传递函数为理论基础,基于模具实验迭代,建立了模具回弹补偿修正算法。本算法接收模具和冲压件的激光扫描测量数据,输出模具型面修正后离散数据。利用该算法对回弹现象较为严重的弯曲和浅拉深过程进行了回弹补偿方法的有效性验证。实验结果表明,该算法可以较好地控制板料冲压成形因回弹引起的尺寸误差。

海上风电柔性直流输电变流器的研究与开发

基于可关断电力电子器件和PWM技术,结合海上风电场长距离直流输电的特点,对海上风电柔性直流输电变流器进行了分析和研究。根据变流器主电路拓扑结构建立了系统在三相静止abc坐标系和两相旋转d-q坐标系下的数学模型;变流器控制系统采用双闭环控制,选取前馈解耦控制策略对电流内环的有功、无功电流进行解耦;同时引入电流状态反馈和网侧电压前馈补偿,提高了系统的动态性能和抗干扰能力;系统采用五段式空间矢量PWM调制方法,有效地降低了开关频率,减少开关损耗。仿真结果证明,该变流器适用于海上风电场柔性直流输电系统。

基于快速等效电纳计算的静止无功补偿器复合控制方法

提出了一种静止无功补偿器(static var compensator,SVC)的不平衡补偿方法。针对不平衡情况下的功率补偿需求,提出了基于佛布迪(fryze-buchholz-depenbrock,FBD)算法的等效电纳检测方法,有效减小了系统的计算量;为了提高SVC的补偿性能,提出了一种开环和闭环复合控制方法,并利用单纯形算法对控制参数进行动态调整,提高了系统的鲁棒性,大大提高了SVC的补偿精度和补偿性能,实现了三相系统的功率平衡。最后,仿真和实验验证了所提出方法的有效性和正确性。

闭环硅微加速度计非线性补偿（英文）

为了降低闭环硅微加速度计的非线性,分析了其主要误差源并提出了相应的补偿方法。首先,分析了闭环状态下检测质量块偏离几何中心位置所造成的非线性问题,并确定了电路零位是主要误差源;其次,利用闭环反馈控制进行了非线性的优化分析;最后,提出了非线性补偿的工程调试方法。离心试验结果表明,采用该调试方法可将加速度计的非线性减小一个数量级以上。该结果验证了非线性误差分析和补偿方法的有效性,且适用于同批次加工的其它加速度计。