基于干扰观测器的非轴对称表面零件加工快速刀具伺服控制方法

非轴对称表面零件具有复杂的表面形状,刀具控制过程中难以应对加工过程中的等效干扰,使得加工精度不高。针对上述问题,提出基于干扰观测器的非轴对称表面零件加工快速刀具伺服控制方法。基于快速伺服刀具动态行为分析结果,干扰观测器计算等效干扰并以此得出扰动补偿量。以扰动补偿量和动态行为分析为基础,分别设计等效控制律和切换控制律,通过增量滑模控制器实现非轴对称表面零件加工快速刀具伺服控制。实验结果表明,所研究方法刀具伺服控制边界与监控边界高度重合,且跟踪偏移量数值为±0.02μm,具备更高的加工精度和跟踪稳定性能。

基于粒子群算法的数字控制伺服系统离线参数自寻优方法研究

由于伺服阀小信号流量特性存在一定散布,电液伺服系统的控制参数需要进行匹配调试,提出了一种基于粒子群算法的电液伺服系统控制参数离线自寻优方法,目标特性由控制系统任务书和人工调试结果确定,参数寻优范围根据伺服系统稳定性分析结果和批产工艺数据包络确定,寻优计算时间约为100~240 s。与人工调试相比,可以大幅提高电液伺服系统控制参数的批产调试效率。

一种多功能锻造液压机的控制系统与控制方法

近年锻造行业的快速发展,对锻件的要求越来越高,对锻造压机也提出了各种挑战,多功能锻造液压机应运而生,即在同一台液压机上实现铝合金、镁合金、钛合金和高温合金等制件的自由锻造、精密挤压锻造和等温锻造三种锻造工艺。本文主要对多功能液压机的控制系统与控制方法进行阐述。

机器人核心零部件技术现状及趋势综述

机器人是制造业高质量发展的关键支撑装备,我国机器人及核心零部件已形成较为完善的产业体系,机器人用控制器综合性能指标接近国际先进水平,正向智能化、可扩展、高可靠方向引领行业发展。但在精密减速器、驱动器及伺服电机领域存在精度保持性不足、可靠性低、运行平稳性和批量一致性差等关键“卡脖子”问题,无法满足复杂高端领域应用需求。对工业机器人核心零部件技术现状及趋势进行综述,从精密减速器、控制器系统、伺服系统以及测评方法4个方面对近些年国内外研究成果和存在的问题展开讨论,分析国内机器人核心零部件的关键技术与国际先进水平的差距,找出发展痛点与根本原因,有利于在工业机器人核心零部件研制过程中实现关键技术突破。

基于参数辨识的电液伺服非线性模型预测控制

针对电液伺服系统存在的非线性、模型不确定性和约束问题,提出了一种基于参数辨识的非线性模型预测控制方法。利用递推最小二乘法辨识电液伺服系统模型参数,以克服模型不确定性;基于模型参数辨识结果,考虑负载流量非线性、控制量约束和状态约束需求,构建性能指标函数,设计了非线性模型预测控制方法,并进行闭环稳定性分析。仿真结果表明,辨识方法可以较快估计出模型参数,最大估计误差为1.802%,相比于PID控制,控制算法的最大轨迹跟踪误差减小了88.66%。所提方法能有效处理系统约束与非线性,具有较好的控制效果。

考虑电液伺服系统建模不确定性的一种自适应控制方法

电液伺服系统因具有功率重量比大、响应快、刚度大、维护成本低等优点,广泛应用于工业生产、航空航天、机械制造等领域,在飞行器结构静力/疲劳强度试验中发挥着重要作用。然而,电液伺服系统复杂的物理特性使得对其建立精确的动力学模型非常困难,这为控制器设计带来了很大挑战。本文考虑到电液伺服系统的建模不确定性,基于系统状态空间方程,利用反步法设计了一种自适应鲁棒控制器,在控制过程中系统模型不确定部分能够自适应估计和在线更新。最后,在搭建的仿真平台上进行了跟踪仿真试验,并与PID方法进行对比,验证了所提方法在控制过程中具有更快的响应速度和更高的控制精度。

乏燃料溶解器传动控制系统的研究设计

分析乏燃料溶解器传动控制的原理,设计了一套由PLC、伺服驱动器、编码器构成的闭环控制系统。对溶解器运行的速度控制方法进行了比选计算,结合运行要求设计核心控制功能并用ST语言实现了控制程序的技术储备。试验结果表明:系统运行流畅、精度满足要求,运行良好。

基于差分进化的交流伺服电机抗干扰补偿控制方法

交流伺服电机被广泛应用于机械控制系统。传统方法在交流伺服电机的抗干扰补偿控制中受到外部因素的干扰较多,导致抗干扰补偿控制效果不好,使得电机转速波动较大,达不到理想效果。因此,基于差分进化算法提出了一种交流伺服电机抗干扰补偿控制方法。建立交流伺服电机控制模型,确定交流伺服电机抗干扰补偿状态,运用差分进化法对交流伺服电机抗干扰补偿的自适应控制速率进行调整,实现交流伺服电机的抗干扰补偿控制。经实验证明,使用所提出方法对交流伺服电机进行控制,电机的转速能够保持在1600~1700 r/min,最大控制速率为75.94 mm/s,转速较高且较为稳定,控制速率较高,能够及时对电机进行抗干扰补偿控制,具有较好的控制效果。

基于命令滤波反步法的双电机离散同步控制

针对双电机伺服系统同步控制精度问题,在命令滤波的基础上设计离散跟踪与同步控制方案。通过建立双电机系统离散动力学方程,降低了命令滤波器反步法设计过程中的计算难度,还能同时处理虚拟控制信号。在控制器设计中定义补偿信号消除误差,进而提高跟踪性能。结果表明,神经网络可以高效处理电机运行中轴转矩或齿隙等带来的非线性扰动。最终通过Lyapunov分析控制方法的稳定性,结果表明双电机伺服系统在该控制器作用下具有良好的跟踪及同步性能。

基于RBF最小参数学习法的正流量变量泵滑模自适应控制

为了提高正流量变量泵的性能,提出基于RBF最小参数学习法的正流量变量泵滑模自适应控制方法。分析正流量变量泵电液伺服系统的动力学特性,并进行系统辨识实验获得较为精确的系统数学函数模型;基于RBF最小参数学习法设计滑模控制器,在系统参数不确定性、摩擦力干扰和系统泄漏等非线性因素的情况下实现对目标流量的跟踪响应和自适应控制;最后利用MATLAB/Simulink对正流量变量泵的控制系统性能进行仿真实验,并和传统的PID控制器和模糊PID控制器进行比较。仿真实验结果验证了所设计控制方法的可行性和有效性。

基于递推最小二乘法的阀控缸液压系统控制策略

阀控缸液压系统存在建模不准确、动态控制精度较低和控制算法调试困难的问题,为此,提出了一种基于递推最小二乘法(RLS)的反步法动态面控制策略,并采用半实物仿真平台对其控制算法进行了调试验证。首先,建立了阀控缸液压系统非线性状态空间模型,推导了该系统的最小二乘矩阵形式和递推算法公式;然后,基于李雅普诺夫稳定性理论和动态面控制技术,建立了阀控非对称缸系统的控制模型,设计了一种基于RLS的反步法动态面控制器;最后,基于半实物仿真平台,对改造后的Linux操作系统进行了实时性验证,完成了阀控非对称缸系统参数辨识和基于RLS的反步法动态面控制试验任务。试验结果表明:RLS算法不仅能用于准确地估计系统模型参数,更能有效地适应系统模型参数的变化;相比于常规PID控制方法,基于RLS反步法动态面控制策略在阀控非对称缸系统稳定状态和换向的过程中,其动态控制精度分别提高了72.9%和20.3%,可为今后阀控缸液压系统建模及非线性控制策略研究提供较高的理论参考。

基于有限差分法的巡检机器人位姿伺服控制策略

巡检机器人柔性关节操作空间灵活,导致其轨迹跟踪及振动控制的难度较大,为保证巡检机器人高效、准确地完成既定巡检任务,提出基于有限差分法的巡检机器人位姿伺服控制策略。构建巡检机器人位姿伺服驱动系统动力学模型,设计基于有限差分法的巡检机器人位姿伺服控制器,执行巡检机器人关节轨迹跟踪及振动控制,实现巡检机器人位姿伺服控制。实验结果表明:巡检机器人关节角度均在0.2 s内完成关节位置指令跟踪,巡检机器人位姿变化的响应速度较快;该策略使用后不同关节的输出力矩变化平稳,关节振动极其微弱;巡检机器人在简单和复杂巡检环境下,均能以较小的能量和位姿变化范围完成控制指令。

永磁同步电机位置伺服控制器及其Backstepping设计

基于永磁同步电机(PMSM)精确的数学模型,针对PMSM绕组相电流和转速强耦合特性,用Backstepping方法设计高性能PMSM位置跟踪控制器。根据Lyapunov定理证明所设计的控制系统具有全局稳定性。结果表明,用Backstepping方法设计的PMSM控制系统可以获得很好的跟踪效果,并且其滤波跟踪误差迅速以指数特性收敛到零,达到很好的位置伺服控制特性。

二自由度计算机伺服控制器解析法设计及控制软件研制

针对二阶模型控制对象提出了一种二自由度计算机伺服控制器的设计方法,采用解析法确定控制器的参数,使校正后的二阶对象系统同时满足跟随性能与抑制干扰性能最佳的设计要求。仿真结果验证了所提出方法的有效性。同时针对该控制算法研制了相关的计算机软件。

数字伺服聚焦式位移传感器的研制

提出了一种基于改进的傅科刀口法的数字伺服聚焦式位移传感器 ,分析了其基本原理、结构与数字伺服控制系统的主要构成 .传感器采用基于离散参数自学习的增量型自整定PID控制算法 ,测量中通过能量信号来判断光点位置 ,且通过推理算法结合应用准则从知识库中重新确定PID系数 .对标准粗糙度样板的检测证明该传感器具有较高的精度 .

无偏差最小二乘法伺服控制系统参数辨识

为准确辨识伺服控制系统参数,针对高性能运动控制算法的要求,在分析典型伺服控制系统结构模型基础上,基于"库仑摩擦+黏性摩擦"模型,设计了无偏差最小二乘方法,研究其在"工控机+运动控制卡"数控系统平台上的实现方法。实时采集电机角速度数据,利用设计的方法估算伺服系统转动惯量、黏性摩擦和库仑转矩,通过角速度重构,对比理论计算和实际测量角速度,验证参数辨识的有效性和准确性。理论分析和实验结果表明,所设计的参数辨识方法能够准确辨识系统参数。

基于DSP控制的车载俯仰电液伺服系统研究

车载俯仰伺服系统具有较大的不平衡力矩,负载、转动惯量随俯仰角度变化范围较大,对负载扰动较为敏感。电液伺服系统体积小,功率大,响应快、精度高,具有较大的负载不敏感性,很适宜车载俯仰伺服系统的控制。随着电子技术和计算机技术的飞速发展,以微处理器为核心构建系统,已成为伺服系统的发展方向。笔者提出并设计了以高性能DSP处理器控制的车载俯仰电液伺服系统,并对系统组成、硬件设计、软件设计、控制算法等作了较为详尽的阐述。仿真和试验表明:该系统具有良好的动静态性能,对负载扰动具有较强的鲁棒性。

一种用于高精度随动控制系统的轨迹预测方法

针对一类高精度随动控制系统中,跟踪目标轨迹短时不连续、跟踪指令的给定周期过大,导致随动系统跟踪响应变慢、特性变差的问题,提出了一种跟踪轨迹预测算法。该方法首先对被跟踪轨迹进行简单判定与分类,然后针对不同类型的轨迹,选择合适阶次的拟合多项式,采用改进最小二乘算法,对目标的未来轨迹进行预测。针对不同类型的轨迹,通过仿真确定了其合适的拟合多项式阶次;针对复杂的轨迹,通过仿真验证了预测算法的可行性;采用混合式两相步进电机系统进行实机试验,分析比较了轨迹预测效果。实验结果表明,采用轨迹预测方法,可以减小系统最大跟踪误差与跟踪延时。

永磁同步电机位置跟踪控制器及Backstepping方法建模

针对永磁同步电机(PMSM)绕组相电流和转速强耦合特性,基于backstepping方法设计了高性能的位置跟踪控制器,并建立了采用该控制器的PMSM伺服系统仿真模型。仿真结果表明,用backstepping方法设计的PMSM控制系统可以获得很好的跟踪效果,并且其滤波跟踪误差迅速以指数特性收敛到零,具有很好的位置伺服控制特性。

电机伺服控制PDF策略频域设计方法优化

对PDF策略运用于电机伺服控制频域设计方法进行了研究,以一个实际应用为研究对象,通过系统设计和仿真分析比较,表面通用PDF策略频域设计公式应用在电机伺服控制中仍不能获得最优的效果。针对该问题,通过将时域PDF设计方法与此频域PDF设计方法结合起来,基于特征根结构理论的能量量化法,得到最大能量输入限制约束条件,提出一优化方法。通过系统仿真,得出了更良好的频域设计及控制结果。该结果表明此优化方法对于基于PDF控制策略电机伺服控制的最优频域设计方法探索和提高控制系统频域性能的设计具有一定参考价值。