基于ADRC和模型预测控制的直驱伺服阀振荡抑制研究

直驱伺服阀因构造简单、抗污染能力强、输出功率大等突出优势,逐渐扩展其应用场景。作为飞控系统的关键部件之一,电液伺服阀的特性与可靠性直接关乎飞行性能与安全。本文针对某型航空用双系统直驱伺服阀存在的阀芯振荡问题,探究基于方法的伺服阀振荡抑制策略。建立了该直驱伺服阀系统的部件级数学模型,并与突变液流力模型联合运算;设计了自抗扰控制器(ADRC)和模型预测的复合控制方法,并与传统比例积分微分(PID)控制方法进行仿真对比。结果表明,ADRC和模型预测的复合控制方法对直线电机电流的高频小范围调节可有效抵消突变液流力对阀芯运动的影响,从而为直驱伺服阀在复杂受力环境下的控制器设计提供理论参考。

基于双驱动模型的雷达伺服控制系统设计

雷达伺服系统中天线转台需要较低的转速和较大的转矩,因此使用齿轮传动系统,但齿轮传动过程中齿隙的存在会降低伺服系统的性能。为满足雷达天线转台高性能的需求,设计并制作了基于双驱动模型的雷达伺服控制系统。首先对整个双驱系统的整体方案进行设计,阐述双电机消隙的原理,并对硬件和软件进行设计。最终通过硬件平台的搭建测试,双电机驱动伺服系统比单电机驱动伺服系统的性能有明显的提升。

基于矢量控制技术的伺服驱动系统

针对伺服驱动系统精度低、动态响应慢、稳定性差等问题,对双绕组永磁同步电机的矢量控制技术进行了深入的研究。优化和改进控制策略、系统硬件和软件程序。提出新的解决方案,设计伺服驱动系统。搭建试验平台,对系统进行功能和性能测试。实验结果表明:系统响应速度快、稳定性强,电机的控制精度和抗干扰能力也得到了明显提高,满足系统设计需求。

基于反步法的双电机同步联动伺服系统自适应鲁棒控制

针对具有未知传动齿隙的伺服系统,采用双电机同步联动消除齿隙,分别施加偏置力矩,在系统参数未知、存在未建模动态及外界扰动的情况下,设计了基于反步法的自适应鲁棒控制器。该控制器包括基于模型参数在线估计的自适应补偿、稳定反馈和鲁棒控制三部分。通过逐步选择控制系统Lyapunov函数,使得系统闭环控制系统信号有界,且跟踪误差在任意期望的精度内。理论证明和仿真分析验证了算法的有效性。

双余度无刷电动机位置伺服系统仿真与试验

建立了稀土永磁(rare earth permanent magnet,REPM)双余度无刷直流电动机(dual-redundancy brushless DC motor,DR-BLDCM)位置伺服系统的位置、速度、电流三闭环数学模型,针对并联型隔槽嵌放式DR-BLDCM的结构,采用磁感应强度波形分析方法,得到了该电机在每极每相槽数q=1时的每相自感和相间互感的计算公式,并给出了在q=2和q=3时的自感和互感的参数修正关系。在Matlab/Simulink环境下,构建了基于Matlab的系统仿真模型,采用一种实用的正弦波消顶方法,即用消去顶部的正弦波来代替梯形波,减小了系统仿真过程的计算量。通过对DR-BLDCM位置伺服系统实际参数的动态性能仿真,得到了位置伺服系统阶跃响应和频率响应曲线。仿真曲线与DR-BLDCM电动舵机实际系统试验结果一致,从而验证了DR-BLDCM自感和互感算法及此类系统模型的有效性。

基于转速差调节和模型预测控制的双电机伺服系统消隙控制

针对双电机伺服系统,提出一种基于转速差调节和模型预测控制的消隙控制方法。该方法将偏置力矩的施加转换为转速差调节,并利用转速差调节器对双电机进行消隙协调控制,利用模型预测控制提高系统的控制性能。首先,分析了双电机伺服系统结构及其工作原理;然后设计了基于转角输出跟踪误差的转速差调节器和基于双电机伺服系统简化模型的模型预测控制器。最后,通过仿真实验验证了该控制方法能够有效地提高双电机伺服系统的响应速度及控制精度。

基于MB90F549单片机的直流伺服电机调速系统

介绍了一种采用Fujitsu公司的高性能16位单片机MB90F549,结合数字码盘测速和霍尔元件电枢电流检测研制了直流电机PWM驱动数字型调速控制器。该控制器充分利用了单片机的内嵌资源,大大简化了系统设计,提高了系统的实时性和可靠性。实验证明,该系统结构简单,调速性能稳定、可靠,且易于维护和改变控制算法。

伺服增益不匹配的双轴同步误差补偿策略

针对双轴驱动系统中由两轴伺服增益不匹配造成的运动不同步问题,从单轴稳态误差分析入手,构建单轴跟踪误差与两轴同步误差的关系。推导出参考位置为斜坡信号时同步误差的理论计算公式,确定两轴伺服增益系数及进给速度与同步误差间的定量关系;基于推导所得公式,提出将速度影响因子引入交叉耦合控制器中,并给出两种同步误差补偿策略(策略1和策略2)。通过仿真与实验验证了所推导同步误差理论计算公式的正确性;所提出的两种同步误差补偿策略均能有效减小因两轴伺服增益系数不匹配而产生的同步误差,且补偿后单轴系统的动态响应性能不会受到影响;与采用补偿策略1相比,采用补偿策略2后所获得的同步误差曲线更为平稳。

基于解耦控制的双电液伺服系统同步技术研究

针对双电液伺服系统同步控制问题进行了研究。针对双伺服系统不同步存在的机械耦合,设计了解耦控制器;并用系统不同步时两腔压差变化进行扰动补偿,从而实现同步;对系统进行了仿真研究。仿真结果表明,该方法具有较高的同步控制精度。

移动双臂机械手系统协调操作的视觉伺服技术

本文利用双目泛倾斜变焦摄像机(pan-tilt-zoom,PTZ)像机,实现移动双臂机械手系统的视觉伺服协调操作,重点研究室内复杂环境和光照变化情况下目标物体的检测、识别和定位问题.首先,提出了色调、饱和度、亮度颜色模型(hue-saturation-value,HSV)空间下图像分割的改进算法,通过阈值更新和外接矩形改善分割结果,提高检测算法对环境光照变化的适应性;然后,基于Hu不变矩,利用物体形状特征,对检测得到的物体加以识别:在此基础上,利用摄像机投影矩阵,计算目标物体的空间坐标,实现其定位测量:最后,在实验室平台上,通过模拟双臂倒水操作,验证提出的图像处理和分析算法以及视觉伺服协调操作方案的有效性.实验结果表明移动双臂机械手系统能够成功完成倒水动作的协调操作.

双臂机器人动力学建模与伺服系统控制

针对双臂机器人的手臂运动控制问题,研究了其动力学建模与伺服系统控制算法。首先,对其双臂机械结构进行了分析,总结了各个关节对机器人末端位姿的影响,并且简化了动力学方程更利于实现。其次针对简化后的模型参数采用最小二乘法辨识,最后通过仿真和系统实验,验证动力学计算结果的正确性。再次由机器人动力学和电机动力学建立关节转矩模型进行关节转矩力控制;最后讨论了交流永磁同步电机的建模和控制问题。经过验证简化后的模型一方面等效于直流电机便于设计控制器,另一方面可用于机器人关节转矩控制。

一种永磁同步电机伺服系统双内核控制结构设计

针对永磁同步电机伺服系统的控制要求,设计了一种DSP+FPGA的双内核控制结构。在充分考虑DSP和FPGA的芯片特点和资源的基础上,合理划分了系统的控制任务,基于总线空间和分级中断的通信方式实现了内核之间的数据交换。双内核的控制结构简化了系统电路,进一步提高了全数字化程度,增强了系统的稳定性,为伺服系统的设计提供了一种新的方法。

精密直驱龙门系统的交叉耦合互补滑模控制

针对龙门定位平台上双直线电动机伺服系统的位置精确同步控制问题,提出一种基于交叉耦合控制(Cross-Coupled Control,CCC)与互补滑模控制(Complementary Sliding Mode Control,CSMC)相结合的控制方案。考虑到永磁直线同步电动机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM)易受系统存在的端部效应、参数变化、外部扰动及非线性摩擦等不确定性因素的影响,建立含有不确定性因素的直线伺服系统的动态模型。为了使系统实现高精度强鲁棒性的位置跟踪性能,设计基于CCC和CSMC的双直线电动机伺服系统。利用CSMC对系统不确定性因素不敏感和抖振小的优点,来保证双直线电动机伺服系统中单轴的位置跟踪精度;并将CCC引入到双直线电动机伺服系统中,消除了双电动机之间存在的耦合,进而减小了系统的位置同步误差。系统实验结果表明,该控制方法具有快速的跟踪性和较强的鲁棒性,能够满足高精度强鲁棒性的实际加工生产需求。

基于SDC的角位置检测在火炮伺服系统中的应用

在计算机控制的数字伺服系统中,采用集成ZSZ01系列的自整角机数字转换器(SDC)实现模拟量信号到控制系统数字量的转换。SDC输出的模拟速度信号VEL还可以作为速度反馈信号以构成火炮伺服系统中的速度回路。ZSZ01利用模拟速度电压输出端VEL来进行轴角转动的方向判别。利用一台自整角机和一个SDC模块可组成一个轴角编码装置,完成轴角的数字检测。该检测装置在某型火炮伺服系统中得到了应用。

基于容错双余度电机的舵控系统设计

为满足无人机系统对高可靠性舵控系统的需求,详细分析了双余度电机和容错电机的绕组配置结构,研究了容错双余度电机绕线配置结构,并对其驱动电路进行了深入研究;对电机及其驱动电路的故障种类、现象、检测和隔离方法进行了分析与试验。试验结果表明了该设计的正确性,满足舵控系统的需求。

双工件台光刻机中的调平调焦技术

随着光刻机分辨力的提高,其焦深日益缩小。针对如何充分利用有限的焦深完成Si片的高效曝光,对步进扫描光刻机和双工件台光刻机的调平调焦原理进行了介绍,主要包括基于双光栅的检焦测量原理及检焦扫描路径规划,把Si片表面高度信息转化为离焦量和倾斜量等调平数据的算法,以及曝光位置实现调平调焦的伺服控制系统等,并从理论上对两系统的优缺点进行了对比。最后利用一组调平实验结果说明了双工件台系统调平调焦技术的优越性,指明了调平调焦技术的发展方向。

大惯量随动系统双卡尔曼滤波预测制动控制

针对大惯量随动系统控制制动时间长、动态性能差的问题,与实际运用背景相结合,提出了对控制量进行预测,实现大惯量随动系统的预测制动控制。首先对随动跟踪对象,空中机动目标进行建模,运用双卡尔曼滤波对空中机动目标运行状态和参数进行估计和预测,根据预测结果,提前控制改进的永磁同步电机制动单元,从而实现预测制动控制。试验结果表明,双卡尔曼滤波预测制动在大惯量随动系统制动控制时,对控制量的估计较为有效,动态性能和随动控制精确度有所提升,达到了预期的控制效果。

双余度机电作动伺服系统数学模型与特性

机电作动器作为飞行控制系统之伺服作动器具有体积小、功率密度大的优点,而双余度永磁无刷电机作为机电作动伺服系统的动力源提高了伺服作动系统工作的可靠性。通过对不同的系统工作模式与双余度永磁无刷电机结构特性的比较,建立了双余度伺服作动系统数学模型。详细分析了双余度永磁无刷电机电磁转矩纷争产生的原因,提出了以数据链交叉反馈及均衡算法抑制转矩纷争的方法。理论分析及实验证明,该方法能消除余度电机间转矩纷争现象;系统频带宽3Hz,满足多电以及全电飞机电力作动系统的要求。

遥感卫星地面接收站伺服系统环路安全性设计

针对遥感卫星数据地面接收系统伺服环路设计中存在的安全问题,给出了伺服系统环路的安全性设计。当伺服系统环路出现异常时,通过对输入驱动指令箝位或去除、去除偏置指令,避免接收系统受到损坏,确保伺服控制的可靠性和安全性。该设计已用于相关工程项目中,使用结果表明该设计是合理可行的。

光电跟踪系统双内模控制研究

伺服系统是光电跟踪系统的核心,其性能决定了整个系统的跟踪能力,而伺服系统所采用的伺服控制技术直接影响着光电跟踪系统的跟踪精度。设计了一种前馈双内模控制,并与实际工程应用的各种高精度控制技术进行比较,仿真结果证明,双内模控制可以更好的提高光电跟踪系统的跟踪精度。