气动位置伺服系统运动轨迹跟踪控制

为实现气缸的高精度运动轨迹跟踪控制,针对具有控制阀死区的气动位置伺服系统,提出了一种含死区补偿的自适应鲁棒控制策略.控制器由在线最小二乘参数估计和基于反步法设计的非线性鲁棒控制器组成,前者用于减小模型中参数不确定性,后者用于抑制参数估计误差、未建模动态和干扰的影响.采用基于标准投影映射的参数自适应律,控制器的两个部分可以独立进行设计.此外,由于控制阀的死区得到了有效补偿,算法的可移植性好.实验表明,所设计的控制器能实现很高的轨迹跟踪控制精度,对系统参数变化和干扰具有较强的性能鲁棒性.     

气动柔性灵巧手输出力控制技术

阐述了一种气动柔性驱动器( FPA),及采用FPA驱动的气动柔性灵巧手(ZJUT Hand).以ZJUT Hand为研究对象,基于微分运动学理论,建立其手指的静力学模型,完成了手指静力跟踪的半闭环控制实验,验证了ZJUT Hand手指便于控制输出力的特点;基于指尖五维力传感器,提出了一种模糊自适应指尖力动态跟踪控制策略,完成了手指指尖力动态跟踪实验,结果表明:该控制策略能够在未知环境下,实现对手指指尖力快速、精确的动态跟踪,响应时间约为1 s,跟踪误差稳定在±0.15N内.     

基于非线性模型的电气离合器执行系统位置伺服控制

为了实现电气离合器执行系统的位置伺服控制,构建了离合器气动执行系统。通过运用引入死区的滑模控制算法于系统,采用不基于模型的控制实现离合器气动执行系统对参考运动轨迹的跟踪,利用轨迹跟踪过程中气缸的气压驱动力间接估计离合器的载荷特性。理论上采用此方法间接估计到的值误差小,更加贴近离合器在此种轨迹运动下实际的载荷特性。试验表明引入估计得到的离合器载荷特性模型于基于模型的积分滑模控制器可以很大程度提高离合器气动执行系统轨迹跟踪精度。     

叶轮气动装置进气口位置优化研究

针对某化工企业的叶轮气动装置在生产中的废气利用效率低的问题,以Fluent流体仿真软件为基础,对叶轮气动装置的内流场进行数值模拟。通过分析内部流场的流速分布,压力分布情况,提出对进气口位置进行优化的研究方案,并采用数值模拟的方法,验证进气口位置改进的合理性。研究结果表明:改变叶轮气动装置进气口的位置能够使内流场分布趋于均匀,提高叶轮对过剩能源的转化能力。进气口位置改进后,有效提高了叶轮气动装置对废气的利用率。通过研究不同进气口位置对叶轮气动装置效率的影响,对叶轮气动装置进气口位置的加工工艺参数提供了参考。     

育苗播种双向气动控制系统的设计研究

在参照原有的单向穴盘育苗播种机的基础上提出了双向育苗气动作业的思路,设计了一套双向播种的气动控制系统,并完成吸投互替的双向播种过程.设计的适用双向作业的双向育苗播种机结构,是利用传感器采集和D/A转换信号,由单片机控制电磁阀动作来完成双向播种的自动控制过程.同时,对整体系统进行了仿真分析.结果表明,其系统大大提高了生产效率,并为工业化育苗播种提供了一种新的思路.     

两级电液伺服位置控制研究

为解决大负载、长行程位置控制系统中不能同时满足伺服缸活塞杆工作行程与控制精度的问题,提出了速度开环控制加传统的位置闭环控制的控制策略。在速度开环控制中比例调速阀控制调速缸,解决了工作行程不能太大的问题;在位置闭环控制中比例伺服阀控制伺服缸,解决了控制精度低的问题。此外为了解决设定位移经常变动和超调量过大问题,在位置闭环控制系统的PID控制器中分别采用了微分先行和积分分离控制算法。仿真结果验证了该策略的可行性与有效性。     

鲁棒控制器用于挤奶气动驱动机构的研究

讨论挤奶机械手气动驱动机构控制器的设计和用Ｈ＾∞理论进行鲁棒控制器的设计步骤和权函数的选择。把所设计的控制器用于气动驱动机构的实时控制，结果证实：鲁棒控制器对改变驱动机构的质量负载和系统的阻尼都具有良好的鲁棒性能。     

气动机械手臂的关键技术特点及控制方式研究

机械自动化是各行各业发展的主要趋势,随着社会对工业生产效率的要求越来越高,传统的人力劳动和半自动化劳动已经不能满足现代生产加工的需要,通过自动机械手臂代替人工完成重复的体力劳动,不仅减轻了人工负担,更提高了工作效率和质量。针对机械手臂应用的特点,说明了其常见的种类和各自优势,分析了气动机械手臂的关键技术原理,总结了气动手臂控制的流程及方式。     

四旋翼无人机位置与姿态控制研究发展综述

四旋翼无人机是一种常见的空中机器人,被广泛应用于军用和民用领域.笔者针对四旋翼无人机的位置控制和姿态控制的研究进展进行了回顾与总结,分析了位置控制与姿态控制的特点与难点,详细介绍了自抗扰控制、自适应控制、反步法控制、数据驱动控制、主动抗扰控制及滑模控制等目前常见控制技术,并对四旋翼无人机飞行控制的关键问题与困难进行了分...     

单片机在气动隔膜泵监控系统中的应用

应用８０３１单片要可对气动隔膜泵实时地实现隔膜破裂,液位超限报警和料浆输出量的测定及显示,并作出相应的故障处理。     

气力滚筒式蔬菜播种机控制系统的设计

气力滚筒式蔬菜播种机控制系统的性能直接影响播种的效果。为此,以单片机ATmega16为控制系统核心,采用光电传感器检测穴盘与播种原点,实现穴盘检测以及排种器的原点定位、启动与制动,采用THB6064与LMD18200集成芯片分别驱动步进电机和直流电机工作,以C语言编程实现穴盘进给速度与排种器播种速度的匹配。该系统能满足播种机的工作要求,通过硬件与软件的结合实现精确的原点定位及穴盘进给速度与排种器播种速度的准确匹配,播种效率可调节,同时该系统具有集成度高、成本低和操作便捷等特点。     

播种机气动式下压力控制系统设计与试验

为保证播种机适宜的压实力和稳定的播种深度,提高种子出苗品质,促进后期生长发育,针对现有下压力测量方式灵敏度低、且缺少快速有效精准控制模型的问题,提出一种基于气囊压力和仿形四连杆倾角的播种下压力控制方法。采用一阶低通滤波的轴销传感器下压力监测方式,设计了气动式下压力监控系统,包括气压驱动装置、倾角传感器、数据采集控制卡及上位机控制软件等,轴销传感器和倾角传感器分别实时测量限深轮对地下压力和仿形四连杆倾角,并反馈给上位机,经过模型计算后控制数据采集控制卡发送信号调节气压驱动装置,保证限深轮对地下压力在设定范围内。室内建模和响应测试结果表明,在不同气囊压力和四连杆倾角设置下,建立的播种下压力控制模型校正决定系数为0. 974 3,均方根误差为49. 41 N,试验验证模型预测均方根误差为39. 51 N,对播种下压力具有较好的控制准确性;在0. 1～0. 6 MPa压力设定下,气囊充气阶跃响应平均超调量3. 83%,平均稳态误差0. 005 2 MPa,平均调节时间0. 42 s,满足作业需求。田间播种深度控制性能试验结果表明,在6～10 km/h作业速度范围内,气动式下压力控制系统对播种深度具有稳定可靠的控制性能,系统播种深度合格率不小于98. 91%,特别是在10 km/h高速作业时,播种深度标准差为3. 46 mm,变异系数为6. 97%,显著优于被动弹簧式下压力调节方式。     

气力技术在农业工程中的应用

气力技术包括气力传动和控制,在农业工程领域的应用越来越广,如谷物清选、粮食干燥、农业物料输送、作物播种、农作物收获、水稻抛秧作业和畜牧业等。对于室内农业机具作业,气力技术的应用已比较普遍;对于室外作业的农机具,使用气力技术需要解决气源动力和气源部属总质量的问题。     

气力集排式水稻排种系统播量控制模型研究

水稻排种器播量调整多采用排种槽有效长度调节或排种轮与机具前进速比调节,播量调整精度有限。为了提高气力集排式排种系统播量调节精度,针对生产中常用的4种不同含水率稻种状态,以种层高度、排种轮转速为试验因素,以排种轮单圈排量为试验指标开展试验研究,分析各作业过程中的动态变化参数对排种轮单圈排量的影响规律。试验表明：不同稻种状态下单圈排量均随着排种轮转速的升高而降低,当种层高度一定时,二者成反比关系;单圈排量随种层高度的升高呈先增大后减小的趋势变化,不同稻种状态下的单圈排量最大值出现在种层高度为25.35~31.55cm处;4种不同稻种状态下,单圈排量由大到小依次是干稻种、晾干2d、晾干1d、湿稻种,单圈排量随种子含水率的升高而降低。通过二元回归分析拟合出4种常见稻种状态下单圈排量与种层高度、排种轮转速的回归模型,并构建了基于排种轮转速调控的播量控制模型。在室内搭建了控制系统试验平台对播量控制模型进行了验证试验,试验显示构建的播量控制模型平均误差2.07%,实际播量变异系数为2.59%,验证结果与播量控制模型基本一致。本文建立了多因素影响下的水稻播量控制模型,明确了种层高度、排种轮转速、稻种含水率对单圈排量的影响规律,可为水稻直播机播量控制系统设计与优化提供借鉴。     

气动下压式高速移栽机自动控制系统设计与试验

针对气动下压式高速移栽机有序供盘和高速取苗作业自动控制需求,本文基于Arduino微控制器设计移栽机自动控制系统.该系统包括苗盘位移监测、有序供盘、高速取苗等任务模块,以苗盘位置和苗盘位移为主要控制条件,根据供盘速度-送盘速度、高速取苗间隔-苗盘位移等参数匹配要求确定供盘速度和取苗间隔控制方法,建立有序供盘、高速取苗两...     

基于高速开关阀的气动人工肌肉轨迹跟踪控制仿真

针对基于高速开关阀的气动人工肌肉位置伺服控制系统的非线性与时变性,设计了基于气动人工肌肉实验模型的PID反馈控制器,实现气动人工肌肉的高精度运动轨迹跟踪控制。首先,通过实验建模得到气动人工肌肉静态特性的实验模型,然后基于理想气体多变方程,建立可有效描述气动人工肌肉动态特性的数学模型,利用Sanville流量公式建立流经高速开关阀阀口的气体流量方程,并采用脉冲信号调制法生成PWM信号,进而控制高速开关阀占空比。在此基础上,借助PID反馈控制器建立气动人工肌肉气压与轨迹跟踪的控制模型,并采用Simulink对所提出的气压和轨迹跟踪控制方法进行数值仿真。结果表明,所建立的控制模型能够精确地跟踪期望气压和运动轨迹,从而验证了控制模型和控制方案的精确性和可行性,为实现气动人工肌肉高精度轨迹跟踪控制提供了有效手段。     

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。     

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。