电液位置伺服系统模糊速度补偿μ复合控制

针对变刚度电液位置伺服系统在快速定位控制中存在的超调现象,考虑负载刚度对位置伺服系统的影响,提出了模糊速度补偿μ复合控制策略,给出复合控制策略的工作原理,导出速度流量补偿模型。设计模糊速度补偿器及鲁棒μ控制器,实现了伺服缸无扰速度补偿及负载刚度摄动的抑制,应用Matlab、AMESim联合仿真和半实物仿真平台分别进行复合控制策略验证,仿真及实验结果表明,μ控制器有效抑制了负载刚度摄动,而速度补偿的引入使系统在快速性条件下实现了位置的精确定位控制,验证了所提控制策略的有效性。     

基于噪声抑制的电液位置伺服系统自抗扰控制方法

测量噪声对扩张状态观测器带宽的限制是影响电液伺服系统自抗扰位置控制器性能的关键问题。为此,提出了一种基于噪声抑制扩张状态观测器的改进自抗扰控制方法。建立电液伺服系统非线性模型,通过坐标变换构造链式积分器结构,明确电液伺服系统“总扰动”。引入低通滤波器抑制高频测量噪声,利用滤波后的位置信号构建改进型扩张状态观测器,补偿滤波器导致的相位滞后,分离状态反馈与扰动估计,增加新的扰动估计调节参数,调和观测器高带宽、高估计性能与噪声放大间的矛盾。采用李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真与试验结果表明,在系统受扰状态下,与传统LADRC相比,本文所提出控制方法扰动抑制能力更强,位置跟踪精度更高,为自抗扰控制器的工程应用提供了参考。     

基于自抗扰的果仁色选机电磁振动给料控制系统

电磁振动给料系统广泛应用色选、食品加工等领域,针对系统是一个非线性、时变系统,提出采用自抗扰控制器的闭环振幅控制策略,通过自抗扰控制器中的扩张状态观测器观测出系统的内部扰动和外部扰动,提高系统抗扰性。通过仿真实验表明,本文提出的电磁振动控制策略提高定量给料稳定性、准确性,满足自动定量给料速度和准确度要求。     

泵控差动缸系统带负载力补偿量速度/位置复合控制方法

为提高泵控差动液压缸系统运动过程的平稳性及控制精度,提出了带有负载力补偿量的速度/位置复合伺服控制策略,确定了速度前馈控制量计算模型和负载力补偿量计算模型。为实现速度控制和位置控制的平稳切换,对切换参数及切换时机进行了研究,以实际位置相对目标位置的差值作为切换参数。建立系统的仿真模型和物理试验模型,对系统进行仿真和试验研究,仿真结果和试验结果都表明,采用速度/位置复合控制策略可以实现对泵控差动缸系统的速度和位置的同时控制,在保证控制精度的前提下有效提高了差动缸的运动平稳性。为便于比较,还对泵控差动缸系统单独的位置伺服控制进行了仿真和试验研究,对比结果表明,所提出的复合控制策略具有明显的优越性。     

变频泵控马达调速系统变结构鲁棒设计

针对变频泵控马达调速系统负载转矩的未知时变特性,设计了一种扰动观测器对负载转矩扰动进行观测及补偿。设计了滑模变结构鲁棒控制器,并进行鲁棒性证明,利用其对扰动不敏感特性来抑制各种内外干扰的影响,以提高系统的鲁棒性和控制性能。仿真试验表明,所设计的控制器对负载扰动和参数摄动的鲁棒性较好,具有较高的速度跟踪精度和较好的动态性能,可满足泵控马达调速系统的控制要求。     

基于终端滑模和扰动观测的Buck型变换器复合控制技术

目前功率变换器的控制方法以纯状态反馈为主,当干扰较大时一般需要通过较大的增益来抑制干扰的影响,而高增益控制器通常会影响闭环系统的动态或稳态性能。为进一步提高Buck型变换器控制系统的动态和稳态性能,提出了一种基于非奇异终端滑模控制方法和扰动观测技术的复合控制方案。首先,考虑外界干扰、系统不确定以及参数变化的影响,建立Buck型功率变换器的平均状态模型;其次,基于非奇异终端滑模控制方法,设计滑模控制器,实现Buck型变换器的基本电压调节功能;最后,利用扰动观测技术,构造非线性扰动观测器实现对扰动的观测,并将扰动观测值作为前馈与状态反馈结合形成复合控制,进一步改善了系统的性能。仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

电液伺服遥操纵机器人主-从位置控制器

针对电液伺服遥操纵机器人主-从双向伺服位置控制中存在的非线性和不确定性,提出主-从侧分别使用带干扰观测器的最优控制和有鲁棒补偿的PD反馈控制算法,以克服主动侧各液压缸因动态特性差异造成的位置跟随误差和从动侧外界环境的随机干扰对系统稳定性的影响.分别设计了观测器跟踪扰动的二次型控制器和有动态鲁棒补偿的位置控制器,通过仿真和试验验证了所设计控制器的有效性.试验结果表明,所设计的位置控制器,既提高了主-从位置跟随精度,又具有较强的自适应性和鲁棒性;提高了力反馈电液伺服遥操纵机器人系统的操作性.     

基于自抗扰技术的智能车横向控制

针对智能车辆横向控制问题,以二自由度车辆模型为研究对象,通过构造一个关于横向偏差和期望偏航角的理想偏航角,以控制车辆横摆角跟踪到理想偏航角为目的,设计自抗扰车辆横向控制器。自抗扰控制器能够将车辆的质量参数、侧偏刚度等不确定参数和外界扰度观测出来并进行补偿,保证控制系统的鲁棒性。Simulink/CarSim联合控制仿真实验表明:车辆跟踪双移线路径时,自抗扰控制器相较于模型预测控制器的路径跟踪精度更高;在不同道路附着条件和不同负载时,都具有良好的跟踪效果。     

异步电动机调速系统自适应辨识的CMAC-ADRC算法

针对异步电动机调速系统快速响应时启动超调量大的问题,提出了一种基于自适应参数辨识的小脑模型神经网络复合自抗扰控制(CMAC-ADRC)的控制算法。将CMAC与ADRC各自的优点相结合,利用CMAC神经网络实现前馈控制,通过在线学习来抑制系统的超调量,增强系统的鲁棒性能,提高系统的快速性能,利用ADRC技术实现反馈控制,进一步增强系统的抗干扰能力。利用参考模型自适应参数辨识技术对转动惯量进行辨识,优化自抗扰补偿系数。以变频器结合异步电动机为控制对象,进行仿真,基于自适应参数辨识的CMAC-ADRC控制算法的干扰响应幅度是一阶优化自抗扰控制下干扰响应幅度的44.57%,是小脑模型神经网络复合比例-微分(CMACPD)控制下干扰响应幅度的17.69%,干扰恢复时间是一阶优化自抗扰控制下干扰恢复时间的50%,是CMAC-PD控制下恢复时间的60%。搭建MCU-CPLD-DSP控制平台进行了实验,基于自适应参数辨识的CMAC-ADRC控制算法的超调量是一阶优化自抗扰控制的45.49%,上升时间是一阶优化自抗扰控制的53.33%,干扰响应幅度是一阶优化自抗扰控制干扰响应幅度的71%,干扰恢复时间是一阶优化自抗扰控制干扰恢复时间的76.47%。     

电液伺服遥操纵机器入主-从位置控制器

针对电液伺服遥操纵机器人主-从双向伺服位置控制中存在的非线性和不确定性，提出主-从侧分别使用带干扰观测器的最优控制和有鲁棒补偿的PD反馈控制算法，以克服主动侧各液压缸因动态特性差异造成的位置跟随误差和从动侧外界环境的随机干扰对系统稳定性的影响。分别设计了观测器跟踪扰动的二次型控制器和有动态鲁棒补偿的位置控制器，通过仿真和试验验证了所设计控制器的有效性。试验结果表明，所设计的位置控制器，既提高了主-从位置跟随精度，又具有较强的自适应性和鲁棒性；提高了力反馈电液伺服遥操纵机器人系统的操作性。     

基于粒子群算法的混联机构神经网络自适应反演控制

针对含有不匹配干扰的混联机构轨迹跟踪控制问题，提出了一种极限学习机与自适应反演控制相结合的控制策略。在对干扰进行分析的基础上，分别采用两个极限学习机网络对系统中的匹配和不匹配干扰进行逼近和补偿。基于Lyapunov函数稳定性设计了混联机构的控制律与自适应律，实现混联机构的轨迹跟踪控制。由于控制器可调参数较多，采用粒子群算法进行控制器参数的寻优整定。仿真结果表明，所提出的控制方法具有良好的轨迹跟踪精度和鲁棒性。     

无人驾驶模式下电液复合转向系统高鲁棒性控制策略

针对重型车辆电液复合转向系统（Electro hydraulic hybrid steering system,EHHS）无人驾驶模式下的转向跟踪控制问题,首先建立了考虑EHHS系统参数不确定性及外界干扰影响的转向系统完整非线性动力学模型;然后提出了一种自适应双闭环转向跟踪控制策略,外控制环设计参数自适应率,以有效适应模型参数摄动,采用改进滑模控制计算期望转向力矩,内控制环则利用PI控制转向电机电流,实现对期望转向力矩跟踪;最后利用Matlab/Simulink对EHHS系统模型以及提出的控制策略进行仿真验证。结果表明,提出的自适应控制可有效缩短EHHS系统转角跟踪阶跃响应反应时间,降低转向轮角度跟踪误差,并保证转角跟踪精度不受系统参数摄动的影响,有效提高了EHHS系统无人驾驶模式下的转向跟踪控制性能。     

并联光电跟踪平台建模与工作空间闭环控制

针对某小型浮式并联光电跟踪平台体积小、负载惯量大的特点,提出了一种以少自由度并联机构为基础的改进型并联机构。推导了平台的系统雅可比矩阵,基于拉格朗日方法得到了平台的动力学模型。针对并联平台的内部耦合、参数不确定和干扰的问题,基于工作空间提出了一种带有干扰观测器的复合滑模控制策略。利用干扰观测器观测系统干扰,减小干扰上界,基于反步法设计了滑模控制器跟踪目标轨迹并进一步抑制未观测出的干扰。仿真和实验结果表明,提出的数学模型和控制策略使平台跟踪误差减小到±0.08°,为PID控制误差的14.5%,特别适用于并联平台等内部耦合及干扰较显著的场合。     

基于IMESO的永磁同步电机控制方法

永磁同步电机作为执行机构中的执行单元，以其方便快捷的能量转换能力在农业自动化领域得到广泛应用。干扰往往是影响执行机构运行性能的主要因素，针对永磁同步电机系统中存在的慢变非正弦扰动和转矩扰动（正弦扰动），结合内模原理（IMP）和扩展状态观测器（ESO），提出一种永磁同步电机控制系统的基于复合扰动观测器（IMESO）的转速控制方案。提出的复合控制方法由比例反馈和扰动前馈补偿组成，对转速环进行控制，可以较好地抑制常值（或慢变扰动）以及含正弦项的转矩扰动，能够实现准确的目标转速跟踪。理论上对速度控制系统的渐进稳定性和扰动抑制能力进行证明和分析，最后进行MATLAB仿真和试验，并与抑制单一种类扰动的两种控制方法进行比较，对比结果表明，提出的复合控制方法可以有效抑制复杂的多重外部干扰，与PI控制相比，系统响应时间和调节时间分别提高6%和18%，抗干扰性能提升了7%，有效提升了控制精度和动态性能。     

基于扰动观测器的农用驱动电机变速滑模控制

针对农用驱动电机中存在的控制精度不良、抗扰动性差和稳定性弱问题,提出一种基于变速趋近率的滑模变结构控制策略。通过滑模变结构控制提升电机控制精度并提升控制过程中的稳定性,针对传统滑模变结构控制收敛过程中的等速趋近率存在的趋近速度慢、抖振波动大和控制精度低等问题,采用变速趋近率进行优化改进。在变速趋近率中通过引入系统范数,在电机控制过程中有效解决了趋近速度/抖振波动平衡的问题,提升了农用驱动电机的控制效率同时保证了稳定性。同时,由于电机中的内部机械参数和外界负载扰动会对农用电机的调速性能产生直接影响,针对电机控制过程中的内部参数和外界负载扰动,设计一种基于扩展滑模观测器的抗扰动技术,对其进行实时观测并补偿。通过Matlab/Simulink仿真测试和电机平台实验验证,证明了本文提出的控制策略的有效性,在启动过程中能够在0.1 s之内完成启动转速响应且无超调现象发生,有效提升了农用驱动电机的控制精度和响应速度;通过设计的扰动观测器提升其抗干扰能力和鲁棒性,当受到外界负载扰动10 N·m/-10 N·m时,可以将转速误差控制在5%之内,有效地提升了农用电机在运行过程中的稳定性和安全性。     

拖拉机耕深模糊PID自动控制策略研究

为获得良好的拖拉机耕深均匀性、提高电液悬挂系统的控制精度,提出了一种耕深模糊PID自动控制策略。首先,介绍了系统的工作原理,并将加权系数应用于拖拉机力位综合控制的分析中,建立了系统各元件的数学模型;然后,根据系统的工作特性及耕深要求,设计了模糊PID控制器;最后,在Simulink中引入有限状态机模块,建立了电液悬挂系统力位综合控制的仿真模型。在相同阻力条件下,分别验证了加权系数取0、0.25、0.5、0.75、1时,控制器的响应效果并与PID控制器进行对比。仿真结果表明:提出的控制策略能更快、更精确地达到耕深设定值,满足了耕深均匀性的要求,为拖拉机电液悬挂系统多参数综合控制的设计提供了参考。     

电液负载敏感负载口独立多模式切换控制能效研究

针对传统电液控制系统单一工作模式能耗高、效率低等问题,提出了一种负载口独立多模式切换控制系统。该系统基于负载口独立控制,通过改变传统液压回路连接方式,为系统拓展多种节能工作模式并设计了多模式切换控制器。该控制器首先根据负载方向和速度方向,将系统切换至能量最优的工作模式;然后再根据工作模式为执行器进、出口配置最佳阀控策略,而泵控方式采用电液负载敏感方法使系统压力适应负载压力。为验证该系统在出口压力损失和能量再生两方面的节能效果,以传统电液负载敏感系统为对比对象,在小型挖掘机上进行了实验验证,并评估能效。实验结果证明,与传统电液负载敏感系统相比,采用负载口独立多模式切换控制方法在不降低运动跟踪性能的同时,能有效提高系统的能量效率,节能率达21.95%。