柴油机单体泵喷射控制EPS系统设计与试验

针对柴油机单体泵喷射系统高实时性要求,通过对单体泵控制原理的分析,采用位置同步、角度时钟驱动概念,设计了发动机位置同步系统硬件和喷射系统软件,最高喷射精度达到0.023 4℃A,电磁阀峰值和保持电流分别为12 A和8 A,试验结果表明,该系统不仅实现了快速精确控制喷油,而且具有冗余控制功能.     

基于AMESim-Simulink的电液位置伺服系统的滑模变结构控制

以电液位置伺服系统为研究对象,采用联合仿真方式对其进行了滑模变结构控制的研究。首先搭建电液位置伺服系统的AMESim模型,通过系统辨识得到系统的数学模型,并将此数学模型转变为状态空间方程,在Simulink中对其进行了滑模控制律的设计及仿真分析。结果表明:滑模控制对输入信号具有响应速度快、跟踪精度高等良好的控制特性。     

面向柔软物体抓取的遥操作工程机器人位置反力控制

为改善工程机器人系统的操作性,并提高在抓取和搬运柔软物体过程中的安全性,对主从遥操作系统的控制进行了研究,提出了位置速度/位置反力混合控制的方法。工程机器人在自由移动时,采用位置速度控制,工程机器人与环境间产生反馈力时,切换到位置反力控制。利用反馈力作为反馈信号,实现对力的间接控制。设计并开展了抓取与搬运柔软物体的实验,并对抓取和搬运过程中的物体最大变形量以及活塞杆平均位移进行了统计分析及配对t检测。结果表明:相比传统的位置速度控制方法,位置反力控制方法能够改善主从遥操作系统的操作性,确保在抓取和搬运过程中柔软物体的安全性。     

基于内模控制的主动悬挂电液伺服作动器位置控制研究

针对负载质量和负载力等参数不确定的主动悬挂电液伺服作动器位置控制系统，采用内模控制方法对其进行位置控制。根据系统特性建立了电液伺服作动器位置控制系统线性化数学模型，并基于此模型设计了内模控制器。为验证内模控制器的控制效果，进行了与PID控制的对比仿真分析和台架试验。以阶跃信号为输入信号进行了仿真分析，仿真结果表明，系统在内模控制下的单位阶跃响应快速、平稳、无超调，动态特性优于PID控制，且当系统受到外部干扰时，内模控制比PID控制能更快速、平稳地恢复至稳态值。台架试验包括改变正弦输入信号频率和改变负载质量两种试验方案。结果表明，当正弦输入信号频率由0.1Hz增加至2Hz时，基于PID控制的系统跟踪性能明显恶化，而基于内模控制的系统跟踪性能并无明显变化；当负载质量发生变化时，基于内模控制的系统跟踪误差变化幅度明显小于PID控制。基于内模控制的电液伺服作动器位置控制系统的跟踪响应性能优于PID控制，满足主动悬挂系统的使用要求。     

电液位置伺服系统干扰抑制问题的H∞控制

运用H∞控制理论，建立了电液位置控制系统H∞控制模型和电液位置伺服系统的抗干扰问题的最优指标，定义了功能评价指标，论述了加权矩阵的确定方法，并对该模型求解，设计出电液位置控制系统干扰抑制问题的H∞控制器。仿真表明，运用该控制器可抑制干扰信号，消除系统中参数变化及不确定因素的影响，当负载发生变化时，系统具有很强的鲁棒性，表明了H∞控制器的有效性。     

神经网络与计算力矩复合的机器人运动轨迹跟踪控制

为了实现机器人精密运动控制,在其关节系统引入计算力矩法(CTC)与神经网络复合的控制器,旨在通过CTC实现系统的初步控制并利用神经网络补偿机器人的不确定动力学特性所带来的运动误差.首先,建立了机器人的动力学模型并对其不确定性动力学量进行了描述;然后,为机器人构建了双闭环控制系统,并依据机器人标称模型规划出CTC控制律;进而,引入函数链神经网络(FLNN)对不确定性动力学量进行估值,并推导出FLNN的学习律;最后,对系统进行了仿真,结果显示,该复合控制器可将关节位置和速度跟踪误差控制在±0.001 rad和士0.001 rad/s之内,且其对机器人的参数变化及外部扰动具有较强的自适应性与鲁棒性.     

果实收获机器人关节滑模控制系统设计与试验

针对多关节果实收获机器人难以获得精确控制模型以及控制系统的抖振问题,提出基于遗传算法实时动态调整滑模参数的控制策略,设计并制作了基于STM32微控制器和AS5045位置反馈模块及CAN总线通信模块的关节控制系统仿真和试验平台,分别在空载与负载情况下进行了关节电机位置响应试验。结果表明,采用遗传算法动态调整滑模控制器参数能够提高关节控制系统位置跟踪的响应速度,减少外界干扰和负载变化引起的控制系统抖振的幅度与持续时间,具有较强的鲁棒性。由空载和负载试验结果可知,关节6实际试验控制系统的位置跟踪响应时间比理论仿真试验增加了0.5 s,负载时控制系统的位置跟踪响应时间比空载时增加了0.3 s,但负载对系统精度和超调量并无明显影响,系统具有良好的控制效果。     

输入受限的植保机悬架喷杆系统位置跟踪控制

针对目前大型植保机作业中喷杆跟随冠层高度控制效果不好及实际控制器未考虑输入受限的问题,提出了一种悬架喷杆系统位置跟踪控制策略。首先,建立了植保机悬架喷杆系统的非线性模型,利用双曲正切函数对输入饱和函数进行处理,并构造稳定的辅助控制信号;其次,采用改进反步控制方法,结合Nussbaum技术抑制虚拟控制增益的不确定性,实现对悬架喷杆系统位置控制器的设计;最后,通过构造适当的Lyapunov函数使各误差子系统实现最终一致有界,保证了植保机悬架喷杆系统的稳定性。仿真结果表明,所提出的控制策略具有良好的跟踪控制性能。     

脉宽调制间歇喷雾变量喷施系统施药量控制

采用6013型直动式高速电磁阀、TR80-05型圆锥雾喷头、DBEE6-1X/50型先导式比例溢流阀和自制的PWM变量喷施控制器,设计了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统.就隔膜泵输入轴转速、喷头位置、喷雾压力、PWM控制信号频率和占空比等因素对喷头喷雾流量的影响进行了试验测试,采用单因素线性拟合法建立了0.2、0.3和0.4 MPa喷雾压力下TR80-05型圆锥雾喷头的喷雾流量计算模型,得出了相应的施药量控制模型,并对整个PWM变量喷施系统的施药量控制性能进行了试验测试.测试结果表明:喷雾流量受喷头位置和PWM控制信号频率的影响很小,而受喷雾压力和PWM控制信号占空比的影响很大;在启用喷雾压力稳定控制功能的情况下,隔膜泵输入轴转速对喷雾流量的影响很小;在该电磁阀与喷头组合下,系统流量调节范围约为10∶1;当目标喷雾流量大于等于0.3 L/min时,喷雾流量控制误差在±4％范围内;整个系统的施药量控制误差在±6％范围内.     

阀控非对称缸系统多级滑模鲁棒自适应控制

考虑阀控非对称缸系统的特性,设计了一种基于逆向递推方法的多级滑模鲁棒自适应控制器。首先采用Backstepping逆向递推技术和状态反馈线性化的方法,给出系统的多级滑模控制器。然后依据Lyapunov稳定性理论,得到系统不确定参数的自适应律,并在自适应控制中引入鲁棒控制的设计方法,实现对活塞位移的精确位置跟踪控制。实验结果表明,多级滑模鲁棒自适应控制具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能。     

水轮机调节系统控制技术研究

介绍了水轮机调节系统控制技术目前的应用情况和存在的问题,着重阐述了现代控制技术和智能控制技术的主要研究方法和研究成果及其应用情况;并提出将多种控制技术相结合形成综合控制技术,将是水轮机调节系统控制技术的发展方向.     

汽车电子节气门位置最优预见控制

基于线性二次型最优控制理论和线性矩阵不等式处理方法,提出一种适用于汽车电子节气门的位置离散最优预见控制算法,该算法仅通过一组滑动电位计来测量节气门阀片角度位置实现闭环控制。针对节气门的实际使用环境,建立了离散化的节气门状态空间模型,利用状态转移法构建了包含目标信号的扩大误差系统;考虑实际系统中节气门物理参数难以辨识的特点和外部扰动力矩等不确定因素的影响进行了仿真,并基于快速控制原型技术进行了试验验证。仿真和试验结果均表明,所设计的位置最优预见控制算法能够快速准确地跟踪目标开度信号,增强了电子节气门控制系统的稳定性和鲁棒性。     

排种器实验台传动装置的PLC控制方案

针对变频器与PLC控制在排种器上的应用而取得的良好效果,本文简要介绍了利用可编程控制器及变频器对排种器实验台实行速度控制的原理及设计方案。阐述PLC控制系统设计、系统构成、系统功能及程序。     

电力自动控制系统应用于拖拉机的优越性分析

基于当前智能电力控制技术,对拖拉机应用效果进行了优越性分析。在了解国内外拖拉机发展基础上,结合拖拉机工作原理与作业特性,选取模糊控制算法与PID自动调节方法,对拖拉机的电力自动控制系统硬件构成及软件控制两大方面进行优化,设计了电力控制部件变换电路、力位综合控制及传感与导航控制程序,并进行试验性能验证。试验表明:电力自动控制系统的应用与传统式拖拉机相比,位置定位、转角控制及作业深度等精准度得到提升,实现了拖拉机驱动环节的混合动力控制,整体作业效率提升了近45%左右,能耗效率由8.9 kW·h/6 6 7 m^2降低至5.7 kW·h/667m^2,所耗费用降低了20%左右。     

自动化控制在滴灌工程中的应用

滴灌工程控制系统按照运行方式的不同可以分为三类,即手动控制、自动控制以及智能控制等.其中自动化系统的优点最为突出,所以针对大面积灌区而言,滴灌自动化控制系统比较适用.文章就针对滴灌工程中的自动控制系统的应用展开讨论.     

变频调速在工农业中的应用举例

交流异步电动机的调速方式有多种,而变频调速是最优的一种调速方式.通过简单介绍基于PWM的交流电机变频调速系统在工业恒压供水系统与农业喷灌中的应用,结合变频调速的应用问题对变频调速进行了整体概述.     

无轴承永磁薄片电动机直接转矩直接悬浮力控制

针对矢量控制策略在完成定子电流解耦的同时也使控制系统坐标转换计算复杂化问题,提出一种新颖的无轴承永磁薄片电动机(BPMSM)直接转矩(DTC)直接悬浮力控制策略.在推导无轴承永磁薄片电动机数学模型的基础上,借鉴传统永磁同步电动机(PMSM)直接转矩控制的理论和方法,构建了无轴承薄片电动机直接转矩控制子系统.根据转矩控制系统与悬浮力控制系统的相似性,将直接转矩控制思想引用到悬浮力控制子系统中,构建无轴承薄片电动机直接悬浮力控制子系统.结合空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)实现无轴承永磁薄片电动机直接转矩与直接悬浮力双SVPWM控制系统,并给出了相应的控制算法,最后利用Matlab/Simulink软件环境对该控制系统进行仿真.研究结果表明:直接转矩控制策略不仅简化了控制算法,并使电动机获得了良好的动静态性能,且产生的转矩与悬浮力脉动都得到了抑制.     

基于BAS-PID控制的精准变量施药系统仿真与试验

精准变量施药技术是精准农业的重要内容之一,为解决当前常用的变量施药方式存在的控制精度低、超调量大等不足,提出将天牛须搜索(Beetle Antennae Search,BAS)算法与常规PID控制结合形成BAS-PID控制算法,用于变量施药系统控制。首先建立施药控制系统机理模型并基于Matlab平台进行软件仿真,仿真试验结果表明,BAS-PID算法的超调量为0.024 1,绝对误差为1.14%,均低于常规PID和模糊PID,控制效果更好。在吉林农业大学试验田进行了田间施药试验,根据试验数据分析,BAS-PID、模糊PID以及常规PID的平均施药误差分别为0.016 L/min、0.020 L/min、0.238 L/min,平均超调量分别为0.006 L/min、0.016 L/min、0.238 L/min。BAS-PID控制算法的施药误差仅在0.01~0.02 L/min内,误差范围小,总体而言,该算法的施药误差和平均超调量都低于模糊PID和常规PID,系统应用效果好。试验结果表明:本文提出的BAS-PID算法提高了PID算法的参数适用性,施药控制精度高,超调量小,改善了变量施药系统的施药效果,可为推动精准变量施药技术的发展提供新的技术方案。     

电子机械制动系统的滑模控制分析

电子机械制动系统是线控制动系统的一种.该制动系统不但结构简捷、反应迅速、控制精度高,而且便于和底盘其他电子控制系统相融合,因而必然替代传统制动系统.     

PLC技术在机械电气控制装置中的应用

文章首先阐述了机械电气控制系统的发展现状和趋势,并进行对比,从中分析两种控制系统的应用范围;接着又对一种机械电气控制系统进行设计和分析,并说明了PLC技术在机械电气控制过程中,有着广阔的发展前景.