Paralleled DC-DC Power Converters Sliding Mode Control with Dual Stages Design

This paper proposes the new cascaded series parallel design for improved dynamic performance of DC-DC buck boost converters by a new Sliding Mode Control (SMC) method. The converter is controlled using Sliding Mode Control method that utilizes the converter’s duty ratio to determine the skidding surface. System modeling and simulation results are presented. The results also showed an improved overall performance over typical PID controller, and there was no overshoot or settling time, tracking the desired output nicely. Improved converter performance and robustness were expected.

一种基于FIS理论的串-并联转换双模式机器人构型综合

文中依据狭窄工作空间精密加工的需求,基于有限瞬时旋量理论(FIS理论),开展了可实现串-并联模式转换的双模式机器人构型综合研究。首先,基于FIS理论,提出一种串-并联双模式机器人构型综合的一般流程;其次,根据工程环境需求,提出变模式单元、串联模式机器人和并联模式机器人的连续运动数学表达,生成其支链标准式,通过旋量三角积运算,综合各自完备的衍生支链;再次,考虑串联模式与并联模式转换中出现的不兼容问题,提出双模式机器人支链匹配原则,获得满足装配条件的双模式机器人支链结构;最终,确定变模式单元、串联模式机器人和并联模式机器人的支链装配条件,综合获得串-并联转换双模式机器人多种拓扑构型。

基于滑模变结构的交错并联Boost电路均流控制研究

Boost电路常常被用于新能源行业中的升压电路,如光伏发电系统、功率因数校正电路等。交错并联的Boost电路更是因为其散热均匀、器件的电流应力小、体积更小等优势而替代一路Boost被广泛应用。在三路交错并联Boost电路的基础上,采用一个开关周期内三路IGBT的开关信号相差120°的模式实现均流控制。同时,为了对输出电压以及电感电流进行良好控制,提出采用电压外环以及滑模变结构的电流内环控制方法。仿真和实验波形验证了所提方法的有效性。

具有固定转动轴线和变转动轴线3T1R并联机构构型综合

使用位移流形理论对具有固定转动轴线和变转动轴线两种运动模式的3T1R并联机构进行了构型综合。分析空间球面4R机构的一般运动学方程,通过求极限计算了一种特殊空间球面4R机构连杆在奇异位形的两个瞬时连续转动轴线。根据具有固定转动轴线和变转动轴线两种运动模式的球面机构,得到其连杆位移流形的表达式,从而设计了具有两种运动模式的3T1R并联机构。通过旋量理论,验证该3T1R机构在运动模式变换过程中的自由度和驱动副选取的正确性。结果表明,该3T1R并联机构具有固定转动轴线和变转动轴线两种3T1R运动模式,4条支链的4个驱动副能实现上述两种模式下机构的控制,当机构处于两种运动模式的变换位形时,需要增加一个辅助驱动副,才能实现该机构两种运动模式的变换。

基于变结构模式的宽负载恒压感应耦合电能传输系统

为解决感应耦合电能传输(ICPT)系统受扰动和负载电阻变化较大情况下电压不稳定问题,研究了两种类型拓扑结构的能效关系,分析了并联—串联(PS)和串联—串联(SS)型拓扑结构的输出电压、输出功率、输出效率和频率稳定性以及负载适应能力。基于变结构模式给出了对于不同类型负载,应用不同拓扑结构的方案。对切换条件进行了详细分析,给出了保证切换安全有效的方案。为了验证变结构模式的有效性,采用两种差距极大的负载,分别在电压型和电流型ICPT系统下测量其输出电压。实验结果表明,变补偿结构模式适用于ICPT系统的宽负载恒压控制。

泵控并联变量马达速度系统复合控制策略

针对泵控并联变量马达速度系统中的流量自适应分配特性和相乘非线性环节,提出了分别通过变量泵实现系统压力控制和变量马达实现所驱动轴的转速控制的复合控制架构.针对泵控压力系统和变量马达调速系统分别推导了二阶线性化模型.为实现系统压力动态调节,提出了期望压力规划方法,并设计了滑模控制器.通过在变量马达调速PID(Propor-tion Integration Differentiation)控制器引入扰动观测器,抑制了非线性扰动和未知负载扰动,提高了波动压力下的稳态精度.结合双轴驱动车辆行走驱动转速系统设计了复合控制器,仿真结果确认了所提出的复合控制策略的有效性.

一种新型两自由度柔性并联机械手的动力学建模和运动控制

对一种新型两自由度柔性并联机械手的动力学模型和运动控制进行研究。首先,考虑刚—柔耦合影响,利用假设模态法和Lagrange乘子法,推导出系统的动力学方程,该方程为微分—代数方程组。为了设计控制器,采用坐标分块法将该微分—代数方程组化为二阶微分方程组。然后,根据机械手的控制要求,采用滑模变结构方法设计控制器,该控制器能跟踪所期望的运动轨迹,同时柔性构件的弹性振动得到抑制。仿真结果表明该控制器的可行性和有效性。

4TPS-1PS四自由度并联电动平台动力学建模与位姿闭环鲁棒控制

4TPS-1PS四自由度并联平台是针对稳定跟踪系统需要而设计的一种新型并联机构,具有3个独立的转动自由度和1个移动自由度.对该新型并联平台进行运动学分析,将其分为上平台、电动缸、从动支链3个部分,利用拉格朗日方法建立了完整动力学模型,在此基础上提出一种适用于该并联平台的位姿闭环鲁棒控制策略.采用该并联平台特有的实时正解得到上平台实际位姿进行反馈,将平台作为一个整体进行控制,在任务空间内设计滑模变结构控制器,进行两自由度复合运动控制实验.结果表明,该控制策略是有效的,提高了平台的轨迹跟踪精度,平均位姿跟踪精度优于0.05°.

一种新型两自由度柔性并联机械手的主动振动控制及其仿真

针对一种新型两自由度柔性并联机械手,在含有压电元件的有限元模型基础上,基于模态理论和滑模变结构理论,研究其振动主动控制问题。采用有限元法和模态理论建立系统的动力学模型。根据系统的性能要求,采用最优化方法确定滑移面,基于Lyapunov直接法设计滑模控制器。控制器能对系统的前几阶模态实施控制,实现机械手的振动主动控制。仿真结果表明,该控制器可有效地抑制柔性构件产生的弹性振动,减小并联机械手动平台的位置误差,从而验证了该控制器的可行性和有效性。

具有3T、2T1R和2R1T模式的并联机构构型综合

基于具有2R1T和2T1R运动模式的并联机构,在其动平台上串联平面平行四边形机构后,提出了一种混联变自由度支链,分析了串联变自由度支链和混联变自由度支链的运动模式。采用旋量理论分析了具有串联和混联变自由度支链的机构在运动模式变换过程中的自由度特征,验证了该机构在不同运动模式下驱动副选取的合理性。在机构自由度和机构驱动副选取合理性分析时,选取不同的杆件作为动平台,简化了分析过程。结果表明,该含有混联变自由度支链的并联机构具有3T、2T1R和2R1T运动模式,当该机构在上述3种运动模式的一般位形下,3个驱动副可以实现对机构的控制。机构在从3T运动模式变换为2T1R运动模式时,机构需通过3T1R瞬时自由度位形;机构在从2T1R运动模式变换为2R1T运动模式时,机构需通过2R2T瞬时自由度位形。当该机构在运动模式变换时,处于3T1R或2R2T瞬时自由度时,机构处于约束奇异位形,需增加1个辅助驱动副,以实现机构运动模式的变换。该机构使用较少的驱动副可以实现多种运动模式,运动模式变换时不需对机构进行重新组装,可以快速实现机构重构。

基于相关耦合的并联四轴电动伺服平台鲁棒控制

4TPS-PS并联电动平台由4个伺服电机协同驱动,实现3个转动和1个移动自由度,为提高平台运动的位姿轨迹精度,需要实现四轴的非线性同步。该文推导非线性相关耦合误差,兼顾各轴的跟踪误差和同步误差,提出一种基于该误差的鲁棒控制方法,设计基于非线性相关耦合误差和滑模变结构控制理论的鲁棒控制算法。进行仿真和实验研究,结果表明,该控制策略具有较强的稳定性,提高了各轴的非线性同步特性,从而实现平台的高精度轨迹跟踪,平均位姿跟踪精度优于0.07°。

双机并联系统离散变结构控制

采用离散变结构控制理论设计双发电机并联系统的稳定和有功平衡控制器,提出一种改进的离散滑模控制算法。采用极点配置方法设计滑模面,基于趋近律方法求取变结构控制律。针对传统趋近律方法稳态抖振的缺点,提出一种具有原点稳定性的离散趋近律,并设计了扰动估计器,通过将离散趋近律方法与自适应控制相结合,较好地消除了抖振,并能够自适应估计参数不确定性及负载干扰对系统的影响,增强系统的鲁棒性。仿真结果表明所提设计方法的有效性。

交流位置伺服系统反演滑模并行复合控制

针对交流位置伺服系统负载力矩和转动惯量变化大、干扰力矩强的特点,提出一种反演滑模并行复合控制策略,设计了基于位置环滑模变结构控制器和反演控制器的并行复合控制结构,滑模控制抑制了参数摄动和负载扰动,反演控制渐近跟踪被控对象的参考位置信号和消除滑模控制的抖振。仿真结果表明:所设计的并行复合控制器能够保证系统的静、动态性能。

基于MATLAB的并联机器人ISMVSC轨迹跟踪控制研究

主要介绍了积分滑模变结构控制(ISMVSC)在并联机器人控制系统中的应用。在传统变结构理论的基础上,提出一种以趋近率设计的ISMVSC模型跟踪控制策略,并将此理论应用于两自由度并联机器人轨迹跟踪控制系统。基于MATLAB/SIMULINK进行动态仿真,仿真结果表明:ISMVSC控制策略对外部干扰及参数变化具有较强的鲁棒性,其良好的跟踪性能可实现并联机器人的高精度控制。

转轴轴线可变的2T1R并联机构运动模式分析

目的设计一种可调整包装件姿态的分拣、装箱的并联机器人构型。方法使用位移流形理论综合具有2T1R运动模式的并联机构。用旋量理论分析这种新型机构在一般位形下运动模式的自由度特征,并分析其支链驱动副选取的可行性。结果这种新型并联机构能实现具有转动轴线方向可变的2T1R运动模式。结论该机构具有的运动模式与设计预期相符,可进行平面的移动和转动轴线变化的一维球面转动。复杂形状的产品在装箱、分拣时,可能需要调整产品的空间姿态,具有转动轴线可变的2T1R运动模式的并联机构,可在该工况下进行应用。

液压伺服驱动的并联机器人离散滑模变结构控制

本文针对液压伺服驱动并联机器人数学模型的特点 ,设计了一种具有变速趋近律的离散滑模变结构控制器。仿真研究结果表明 ,该控制方案可避免通常变结构控制中不可避免的颤动 。

一种红外成像制导防空导弹准最优滑模导引律

结合防空导弹的精确末制导问题,根据红外成像制导的特点,应用平行接近原则、最优控制理论和滑模变结构控制理论,设计了一种准最优变结构制导律。通过对比分析,这种制导律弹道特性良好,且在制导过程中不需要知道目标精确的加速度和速度方位信息,适合于红外成像制导防空导弹使用。

阀-泵并联变模式电液比例调速系统研制及实验教学应用

针对目前电液比例控制实验系统功能单一、操控困难、不易二次开发、无法满足教学需求的问题,研制阀-泵并联变模式电液比例调速系统。该系统可以改变控制模式,开展泵控马达、阀控马达、阀-泵并联控制马达等多种电液比例调速实验。设计阀-泵并联变模式电液比例调速系统,阐述其结构和工作原理,建立基于虚拟仪器技术的测控系统,并将此实验平台用于电液比例控制的实验教学,有效提高学生的实践能力,促进电液比例控制课程建设。

3-RPS并联机构SMC控制系统仿真

由于并联机构难以建立相应的Jacobian矩阵,运用微运动法构建3-RPS并联机构构型的Jacobian矩阵,避免在矩阵中出现超越方程组,并通过SolidWorks建立机构的三维模型,并采用SimMechanics转化为机构仿真模型,分别设计PID控制器与滑模变结构控制器进行仿真。根据Lyapunov定理,求证SMC控制的稳定性。结果表明,对于并联机构控制仿真,SMC控制器能更加快速地趋近于稳定状态,并且稳定收敛性要好于传统PID控制,滑模变结构控制优于传统PID控制。

新型并联机器人改进趋近率动力学滑模控制

并联机构具有时变、强耦合、非线性特性,其动力学模型计算量大、耗时长,难以实现有效的实时控制。针对新型驱动冗余三自由度并联机器人的动力学控制问题,首先,采用Lagrange方法进行了完整精确的动力学建模,在此模型的基础上设计了基于指数趋近率的动力学滑模控制器,同时,为消弱滑模控制的抖振、提高控制器性能,引入反正切函数对传统指数趋近率滑模控制进行改进。最后对动力学模型进行仿真分析,并在存在初始误差的情况下进行轨迹跟踪。结果表明,所建模型正确,改进后的滑模控制器程序运行速度大大提高,跟踪快速、精度高,其突出优点是速度抖振极小、输出力输出平稳,能有效消弱系统抖振,较传统指数趋近率滑模控制器性能更好。