Adaptive Robust Servo Control for Vertical Electric Stabilization System of Tank and Experimental Validation

A tracking stability control problem for the vertical electric stabilization system of moving tank based on adaptive robust servo control is addressed.This paper mainly focuses on two types of possibly fast timevarying but bounded uncertainty within the vertical electric stabilization system:model parameter uncertainty and uncertain nonlinearity.First,the vertical electric stabilization system is constructed as an uncertain nonlinear dynamic system that can reflect the practical mechanics transfer process of the system.Second,the dynamical equation in the form of state space is established by designing the angular tracking error.Third,the comprehensive parameter of system uncertainty is designed to estimate the most conservative effects of uncertainty.Finally,an adaptive robust servo control which can effectively handle the combined effects of complex nonlinearity and uncertainty is proposed.The feasibility of the proposed control strategy under the practical physical condition is validated through the tests on the experimental platform.This paper pioneers the introduction of the internal nonlinearity and uncertainty of the vertical electric stabilization system into the settlement of the tracking stability control problem,and validates the advanced servo control strategy through experiment for the first time.

Research and Application of"Soft"Devices for Realizing Servo Amplification

This article analyzes and discusses the working principle and problems encountered by various servo amplification devices used in the on-site continuous adjustment system,analyzes and discusses the application of the servo mechanism,and analyzes the mechanism of the servo device's implementation of the"positioning"func-tion on the control device.Intended to guide the continuous adjustment process in controlling the function/accuracy of actuator equipment and application debugging,ensuring the safe and stable operation of production equipment and facilities.

Backstepping Sliding Mode Control Based on Extended State Observer for Hydraulic Servo System

Hydraulic servo system plays an important role in industrial fields due to the advantages of high response,small size-to-power ratio and large driving force.However,inherent nonlinear behaviors and modeling uncertainties are the main obstacles for hydraulic servo system to achieve high tracking perfor-mance.To deal with these difficulties,this paper presents a backstepping sliding mode controller to improve the dynamic tracking performance and anti-interfer-ence ability.For this purpose,the nonlinear dynamic model is firstly established,where the nonlinear behaviors and modeling uncertainties are lumped as one term.Then,the extended state observer is introduced to estimate the lumped distur-bance.The system stability is proved by using the Lyapunov stability theorem.Finally,comparative simulation and experimental are conducted on a hydraulic servo system platform to verify the efficiency of the proposed control scheme.

Output feedback control and parameters influence analysis of active suspension electro-hydraulic servo actuator

The hydraulic servo actuator of heavy vehicle active suspension is investigated to clarify the correlation between system parameters and the control characteristics of active suspension hydraulic servo system.Accordingly, a nonlinear physical model of electro-hydraulic servo active suspension system is built.Compared with the conventional nonlinear modeling, the model in this study considers the asymmetry of working areas caused by single rod hydraulic cylinder in the suspension system.In accordance with the model, a nonlinear output feedback controller based on backstepping is designed, and the effectiveness of the controller is proved based on the experimental platform.The dynamic response curve of the electro-hydraulic servo control system under the change of parameters is generated based on the simulation model.The sensitivity of electro-hydraulic servo control performance to the change of system physical parameters is investigated, and two evaluation indexes are proposed to quantify and compare the effect of all physical parameter changes on position control system.As revealed by the results, the position control characteristics of suspension actuator are more sensitive to the changes of flow gain of the servo valve, system supply oil pressure and effective working areas of cylinder, and the two evaluation indexes are over 10 times higher than other physical parameters.

Research and Application of 40 kW Electric Servo System on Gravity-1 Launch Vehicle

This article introduces the 40 kW electric servo system used by Gravity-1 strap-on launch vehicle, which mainly includes the composition, function and related equipment of the system. Aiming at the measurement deviation caused by the closed loop of resolver, a compensation algorithm is designed;aiming at the monitoring of the output power of the thermal battery, an algorithm without sensory monitoring the bus current is designed. In the end, the effectiveness of the two algorithms was verified by testing.

水合物开采模拟超重力试验装置的研发及应用

天然气水合物是突破世界能源瓶颈的重要潜在能源,广泛分布于深海沉积物和陆域永冻土。水合物赋存在高压低温环境下,储层厚度达数十至百米,大尺度储层重力场显著影响其开采时的液气渗流、储层变形和传热过程,进而影响开采产气效率且可能诱发工程灾变。研发了一套能够在超重力场下模拟大尺度水合物储层长历时开采演变过程的离心模型试验装置,主要由高压釜系统、水合物制备模块、水压力控制模块、水合物开采模块、监测与响应模块组成。该装置能够在100g超重力下伺服调控高压釜内气液压力和温度环境,在模型尺度上有效再现水合物储层应力、温度和荷载条件。在系统介绍装置研发思路和技术特色的基础上,通过100g下水合物储层模型降压分解试验探析了原位等效重力场下储层不同深度处孔压演化规律及开采产气特性,再现了Nankai海槽原位试采产气速率峰值模式,为揭示水合物储层开采相变多相多场耦合机制和灾变防控提供了新的研究手段。

软土地层临近地铁基坑施工影响控制研究

随着城市地铁沿线地下空间的持续开发,基坑施工对临近地铁变形影响控制越来越受到关注。以上海某邻近地铁的基坑工程为例,通过实测分析和数值计算的方法研究了基坑开挖和拆撑对临近隧道变形的影响,并对伺服系统控制临近隧道变形进行定量分析。结果表明:覆存于软土地层中的隧道对临近施工扰动非常敏感,尽管大区基坑与隧道间距超过2.5倍开挖深度,隧道变形仍超过了监护要求的控制值;大区地下结构施工时拆撑对隧道收敛变形影响超过开挖影响的50%;应力伺服支撑系统对控制临近隧道变形比较有效,适当的“负位移”可以对隧道变形产生有利效果。

数控机床伺服系统参数设计数字孪生实验平台

为解决数控机床伺服系统参数设计相关实验,在真实机床上难开展、高耗材、安全风险大等问题,提出了一种“基于MCD+PLCSIMAdvanced+TIA架构的伺服系统参数设计数字孪生实验平台”设计方案。该方案将机床模型实体与数字孪生实验平台有机地结合起来,以“单轴伺服系统参数优化设计实验”为例,对数字孪生实验平台伺服系统的相关参数进行了调试与优化,并在机床模型实体上对其所得参数的准确性进行了验证,同时也证实了该数字孪生实验平台设计方案的可靠性。

数控压机伺服控制系统复合控制器I-ABC与PID优化

为了提高数控压机伺服控制系统的控制精度,针对伺服控制系统运行控制过程构建数学模型,在人工蜂群算法基础上融入了云分析模型,之后采用改进人工蜂群算法(Improved Artificial Bee Colony,I-ABC)调节比例-积分-微分(Proportional Integral Differential,PID)参数,建立了一种复合控制方法。研究结果表明:以I-ABC进行PID控制时,可以使幅度差降低到0.4%,相位差基本在-0.54°之内,系统加载精度也获得了明显提升,表现出了更优的跟踪性能。以I-ABC进行PID控制时,能够对多余力起到明显抑制作用,响应速度也获得明显提升,可以有效满足系统的准确控制要求。在系统内加入干扰信号,引入I-ABC实施PID调节可以减小系统超调量,还可以获得更短调节时间,使系统获得更强抗干扰性能。

具有速度突变抑制的全向移动机器人视觉伺服预测控制

在全向移动机器人视觉伺服任务过程中,为了解决由特征点的变化、车轮打滑、动态障碍等情况导致的速度突变问题,提出了一种基于神经动力学的quasi-min-max MPC视觉伺服策略。因为视觉误差的突变是引起速度突变的主要原因,所以该策略引入神经动力学模型对视觉误差进行处理,建立基于神经动力学的移动机器人视觉伺服线性参数时变预测模型,采用quasi-min-maxMPC策略获得最优速度解,从而抑制速度的突变,最终保证移动机器人能够以一个平滑的速度到达期望位姿。仿真结果验证了所提策略在抑制速度突变上的有效性。

火箭游动发动机的增益伺服控制算法

现役火箭游动发动机配套的电液伺服机构具有结构高集成化、大摆角行程的特点,其与发动机组成的推力矢量控制系统具有较大非线性,传统的控制方法容易出现大摆角下发散抖动现象。为解决上述问题,同时满足火箭对推力矢量系统的快速性要求,提高系统可靠性,建立其推力矢量伺服控制模型,分析出易抖动的原因,并提出了变增益PID与陷波函数补偿的复合数字控制方法。仿真与试验结果均表明,该控制方法有效地抑制了电液伺服机构的非线性因素对系统稳定性的影响,最小稳定裕度提高5~7 dB。

基于MCGS组态软件的板材雕刻机控制系统设计

板材雕刻机是一种用于在板材上进行雕刻、切割、剪裁的机器。为提高雕刻机的速度和精度,并研究其在控制方面的应用,通常采用PLC控制伺服电机带动刀头进行精确的雕刻操作。板材雕刻机可以根据预先设计好的图案或模型进行雕刻,广泛应用于家具制造、建筑装饰、艺术品制作等领域。在板材雕刻机的控制系统中,通过MCGS组态软件,可以直观地反映雕刻过程,并精确地控制雕刻机进行预设图案的雕刻。通过优化控制、调整运动路径和采用高精度的传感器和编码器,可以大大提高雕刻机的速度和精度,实现更精细的雕刻效果。控制系统还能实时监测刀头位置和状态,及时调整雕刻参数,保证雕刻结果的准确性。

基于刚度可调的气动位置伺服系统摩擦补偿控制

气动伺服系统的低刚度、低气源压强、流量易饱和等特性,导致系统在工作过程中能量耗散较大,系统易受摩擦影响,且补偿效果不明显。尤其是当系统的运动方向改变时,会产生明显的“平顶现象”,严重影响气动伺服系统的跟踪精度。采用负载口独立控制结构,消除因两腔耦合而导致的能量耗散,使系统流量特性尽可能地位于线性区间;针对气动系统中存在的摩擦中部分参数不确定,以及外界干扰、动态负载的不确定性,设计非线性自适应鲁棒控制方法;将系统的刚度调节与自适应鲁棒控制进行协同控制,提高气动位置伺服系统的动态性能。仿真和实验结果均表明:具有刚度调节的自适应鲁棒控制能够明显降低系统能量耗散,提高系统位置跟踪精度,有效改善摩擦引起的“平顶现象”。

高性能双轴振镜控制系统设计

针对高速高精度的激光微加工应用,提出一种基于并行处理架构的全数字控制双轴振镜驱动系统设计方案,在高频数字控制下实现了双轴振镜的高动态实时控制。通过建立振镜系统数学模型,以串级闭环控制为基础,采用模型跟踪控制策略提升了位置跟踪性能。实验结果表明所设计的双轴振镜控制系统能够有效提升动态响应速度、降低跟踪误差,满足期望工作性能指标.

中国机器人伺服控制技术竞争力及提升路径

中国机器人核心技术竞争力与国际领先国家相比仍有很大的差距,迫切需要提升以伺服控制技术、减速机技术等为代表的机器人核心技术竞争力。文章采用专利信息数据从专利数量、专利质量、专利价值三个维度对中国机器人伺服控制领域的技术竞争力进行分析,并将其与美国、德国、韩国等领先国家进行比较,剖析中国机器人伺服控制技术发展过程中的优势与不足,最后从技术联合研发、聚焦关键技术、研发方向等方面提出了技术竞争力提升的路径。

考虑电压电流限制的伺服电机无纹波转矩控制

针对伺服系统无刷电机正弦电流转矩控制纹波较大的问题,提出了一种无刷伺服电机在任意反电动势波形下的无纹波转矩控制,实现了电机驱动器在有限电压、电流范围内的功率损耗最小。首先,建立了有限电压、电流范围内的电机模型,推导了电压、电流范围边界的不等约束条件;其次,利用拉格朗日乘数法求解等效二次规划问题,提出了最优转矩控制策略;最后,在三相18极同步电机的实验平台上进行了3种情况的实验验证。结果表明,所提控制策略在相电压、电流饱和时,仍能实现转矩的精确控制,输出期望转矩;在发生单相故障时,可以隔离故障相,同时通过优化励磁电流使非故障相达到预期的转矩输出,减小了转矩纹波。

比例伺服阀非线性液动力模型修正与特性分析

比例伺服阀的高速运行以及油液流动状态直接影响液动力的变化,进而影响比例伺服阀和伺服机构的动静态性能。基于此,为明确比例伺服阀液动力的变化规律和特性,首先基于阀芯和阀体配合的节流口结构建立液动力的理论数学模型。然后结合流场仿真,分析不同开度和不同压差下液动力变化情况,明确液动力仿真结果和理论结果的偏差,修订液动力理论数学模型。最后,基于液动力测试平台,验证了不同开度和压差下液动力变化情况。结果表明:射流角的减小会导致稳态液动力不断增大,阀口开度的增大使稳态液动力呈现先增大后减小的趋势,同时在小开度下压差越大对应稳态液动力的峰值也越大,研究成果为比例伺服阀非线性补偿控制提供理论基础。

合模机器人设计及无标定视觉伺服控制方法研究

针对当前铆接过程中合模工艺主要依赖人工完成而导致的工作效率低下问题,设计了一种合模机器人末端执行器,以提高自动化程度和作业效率。为解决工件超出相机视域的问题,提出了一种基于改进图像矩的无标定视觉伺服控制器。在合模过程中,采用递推最小二乘法(RLS)在线估计图像雅可比矩阵,并结合扩展Kalman滤波器,实时输出机械臂关节变化量,以对RLS估计模块进行反馈。仿真结果表明,该控制方法在图像位于相机视域内以及超出相机视域时均能有效提取图像特征。与仅使用RLS方法相比,基于图像矩的控制方法在特征提取效率和抗噪声能力上表现出更优越的性能,且图像矩特征误差的收敛速度更快。实体实验进一步验证了该方法在工件超出相机视域情况下的准确性,成功解决了传统方法的局限性,使合模机器人能够精确定位工件并到达目标位置,从而显著提升铆接过程的自动化水平和工作效率。

基于机器视觉的火箭贮箱焊缝射线检测

针对当前火箭贮箱焊缝采用工业机器人作为射线检测系统的执行机构,通常按照“示教-再现”进行既定轨迹运动,不能适应小批量多品种的柔性与智能生产线的问题,将伺服机构、图像处理技术与智能机器人相结合,采用基于图像的视觉伺服控制(IBVS)方法反馈当前图像特征信息,与期望图像特征进行对比形成图像特征偏差,再基于SSA-BP的控制方法,将得到的特征误差用于火箭贮箱焊缝检测中的焊缝位置误差补偿,以提高射线检测系统的作业精度。最后通过试验,验证了该方法具有良好的自适应性和鲁棒性。

机械反馈式伺服阀流量测试动态缸参数选用分析

相比电反馈伺服阀动态特性可直接通过阀芯位移响应测试获得,机械反馈式流量伺服阀的动态特性,通常需利用动态缸作为流量传感器间接测量获得。测试结果受动态缸泄漏、阻尼、质量惯性等固有非理想化因素的影响,通常无法准确表达伺服阀本身的性能指标。基于一套实际阀控缸系统,建立Matlab-Simulink仿真模型,解析获得的频带宽结果相比实测结果误差小于0.5%,由此建立了可准确表达阀与缸性能特性的仿真模型。在此基础上,理论给出了伺服阀本身的频率特性指标,即无泄漏无阻尼及无限刚度动态缸条件下的系统频率特性。以此为依据,分析了实际动态缸活塞质量、活塞粘性阻尼以及泄漏变化情况下,阀控缸系统频率特性偏离理想条件的变化规律。