多管火箭炮伺服随动系统设计及仿真

以某多管火箭炮伺服随动系统为背景,建立了系统的数学模型。为满足系统高速高精度的位置控制,设计了复合模糊PID控制器。仿真结果表明该方法可以有效地提高火箭炮的自适应能力和鲁棒性,保证了目标跟踪精度。     

宏微并联机器人系统自适应交互PID监督控制

500m口径球面射电望远镜(Five hundred meter aperture spherical radio telescope,FAST)的馈源支撑与指向跟踪机构由宏微并联机器人系统构成,大跨度柔索驱动的宏并联机器人保证系统的大工作空间,精密电动缸驱动的Stewart平台作为微并联机器人保证系统的末端精度并扩展其伺服带宽。为了降低宏并联机器人的柔性对末端定位精度的影响,提出基于并联机构学原理的三维机动目标解耦跟踪预测算法,对馈源舱的运动进行跟踪预测。引入自适应交互算法解决PID参数的实时调整,设计自适应交互PID监督控制器,根据馈源舱的预测运动和馈源平台的目标轨迹产生电动缸规划级控制量。此外,在电动缸执行级采用带前馈的数字伺服滤波器实现电动缸的高精度轨迹跟踪。FAST50m缩尺模型试验表明,结合解耦预测算法对馈源舱的运动预测,自适应交互PID监督控制器效果良好,能够确保宏微并联机器人系统在以期望的跟踪速度运行时,获得完全满足控制要求的定位精度和指向精度。     

永磁同步直线电机（PMSLM）的模糊PID控制技术

针对所研究PMSLM,在原PID控制的基础上设计了一套能够在线修改PID参数的模糊自适应控制系统。为适应实际系统的高速度和高精度要求,专门设计了简化模糊推理机,以提高系统的实时性。文中介绍了模糊自适应PID控制系统的原理与设计方法,并且进行了仿真研究,仿真结果及实验表明该系统跟踪效果好,抗干扰能力强,具有实际应用价值。     

直驱泵控压力伺服系统自适应模糊PID控制

直驱泵控压力伺服系统属于典型的非线性时变系统,采用传统PID控制存在系统适应性差、压力波动幅度大以及跟踪控制精度低等问题。根据PID参数对压力伺服系统响应特性的影响规律,设计了根据系统误差和误差变化率在线自适应调整PID参数的自适应模糊PID控制器,分别采用传统PID控制和自适应模糊PID控制策略进行了直驱泵控压力伺服控制仿真与实验研究。结果表明,自适应模糊PID控制策略能大大改善PID控制的性能,使系统具有响应速度快、压力波动幅度降低、滞后与超调小的特点,提高了系统的动态品质和控制精度。     

高精度的动态加载系统建模与控制算法试验研究

为设计全程静态精度小于0.05%FS、动态精度小于1%FS的动态力加载装置,文中在缺乏匹配的压力型电液伺服阀的情况下,采用流量型电液伺服阀设计了动态加载装置的液压系统,并对高精度动态加载的控制算法进行了试验研究。试验结果表明：采用传统PID控制加载力,其静态精度可达0.041%FS,动态精度可达2.5%FS,均超过动态加载装置的控制要求;采用自适应PID控制加载力,其静态精度可达0.039%FS,施力中间阶段的加载力动态精度可达1%FS,但在施力初始阶段和施力结束阶段,加载力动态精度高达8%FS,考虑加载力在施力过程中呈现阶段性特点,提出采用分段自适应PID控制算法,经动态加载力试验论证,分段自适应PID算法能够有效解决加载力动态精度超差问题,加载力的静态精度可以控制在0.018%FS,动态控制精度可以控制在1%FS,完全满足高精度动态加载装置的控制要求。     

自适应PID控制与传统PID控制的无抖振切换

提出一个自适应控制器和一个传统PID控制器相互切换的控制方案,仿真结果表明,自适应PID控制方法在辨识精度、控制性能和跟踪能力等问题上可以和多模型自适应控制相媲美,从而省去了多模型自适应控制寻找大量合适模型集的不易,是一种简便有效的控制方法.     

基于AMESim的动压缸电液伺服压力控制系统积分滑模自适应控制

 根据轨道路基测试装置工作原理,建立了动压缸电液伺服压力系统AMESim模型和数学模型。基于期望变量构造了积分滑模控制切换函数,设计积分滑模控制器使切换函数收敛来实现对期望变量的跟踪,同时采用参数自适应估计来减小参数不确定性对系统控制性能的影响,最后将积分滑模自适应控制作用于该系统AMESim模型上。仿真结果表明：该算法不仅可以快速有效地估计系统中参数,保证估计参数的有界收敛,而且可以很好地跟踪期望变量,具有较好的跟踪精度和抗干扰能力。     

ICSO-FUZZY-PID技术在精密跟踪雷达中的应用

雷达伺服系统是雷达的重要组成部分,传统PID控制方法难以满足现代雷达对伺服控制系统更高精度、更高稳定性等的需求。文中针对雷达伺服系统的位置环,提出了一种改进鸡群优化算法（Improved Chicken Swarm Optimization,ICSO）与模糊PID控制相结合的复合控制策略（ICSO-FUZZY-PID）。利用Matlab/Simulink的辅助设计和强大仿真功能,对比了雷达伺服系统分别在传统PID控制和ICSO-FUZZY-PID控制下的运行状况。仿真结果表明,应用ICSO-FUZZY-PID控制的雷达伺服系统响应速度更快,控制精度更高,自适应能力更强,具有较好的动静态特性。     

高精度伺服转台超低速控制

高精度伺服转台通常要求能够在极低的速度下实现位置的实时跟踪,所以,对转台的速度控制系统提出了很高的要求.介绍了一种用于高精度伺服转台的速度控制系统.在结合电机的物理参数及其数学模型进行详细分析后,在使用PID控制器的基础上进一步提出了按照最佳二阶模型进行开环设计的速度控制方案.给出了理论设计值和实际测得的模拟速度环幅频和相频曲线.并由此得到系统的谐振频率约为118 Hz,闭环带宽约为230 Hz,伺服转台最低速度可以达到1.06"/s,即14 d/r.由于系统的速度控制指标为1 d/r,因此该模拟速度环达到并且优于预定的指标.     

模糊自适应PID控制在电液伺服万能试验机中的应用

运用模糊自适应PID控制和常规PID控制相结合的控制策略设计电液伺服万能试验机负荷反馈控制回路,并用Matlab仿真比较模糊自适应PID控制和常PID控制,仿真实验结果表明,模糊自适应PID控制具有响应速度快、过渡时间短和超调量小的优点.     

电液驱动水下发射筒开关盖装置高精度跟踪控制方法

发射筒盖是潜射导弹发射装置的重要组成部分,目前主要采用调速阀进行开关盖速度控制,由于其无法保证动作精度,制约了系统的进一步发展。为提高开关盖过程的速度控制精度,以伺服阀代替调速阀进行开关盖动作控制;以开关盖装置为被控对象,设计高增益观测器观测系统状态量,抑制非线性对系统精度的影响,结合滑模控制器进行自适应控制,并将提出的控制算法分别应用于两种控制阀组。实验表明,开关盖装置结合伺服阀可实现更好的控制效果,采用高增益观测器的滑模控制速度跟踪效果较传统PID控制提升30%。     

伺服系统两种低速非线性补偿方法的对比实验

在伺服系统中,对以摩擦力矩为主的低速非线性补偿,通常采用两大类方法, 一类是基于摩擦力矩模型的补偿, 另一类是不基于摩擦模型补偿.针对伺服系统中低速非线性干扰,本文给出了两种控制策略来抑制伺服系统的低速抖动,一是基于库仑模型的自适应低速抖动补偿,二是高增益的PID控制补偿.进行了实验分析和比较,结果是:基于库仑摩擦模型补偿的系统最小平滑速度为0.002 4°/s,此时跟踪随机误差峰-峰值0.695″;采用PID校正时的最小平稳速度为0.029 6°/s, 随机误差峰-峰值1.281 5″.得出了基于摩擦模型的自适应低速补偿控制结果优于传统的PID控制的结论,为研制出结构简单,性能优良的精密转台伺服系统提供了理论和实验依据.     

双电机驱动的精密伺服转台及控制系统设计

为满足某雷达伺服转台系统高精度、高动静态特性的要求,采取机械消隙和伺服控制算法相结合的方式,设计了一种基于双电机驱动的精密伺服转台及控制系统。首先根据该型雷达伺服转台的指标要求,详细论述了伺服转台及控制系统的设计原理和设备组成,其次在MATLAB/Simulink仿真软件中,建立基于双电机驱动的伺服转台及控制系统的模型,并进行了仿真试验。仿真结果表明,该双电机驱动的精密伺服转台及控制系统具有响应速度快、跟踪精度高的优点,满足该型雷达伺服转台系统性能及精度要求。     

电液马达伺服系统积分鲁棒自适应高精度位置控制

电液马达伺服系统中存在各种类型的扰动,包括参数不确定性和不确定非线性,制约着其高精度位置控制。针对电液马达伺服系统高精度位置跟踪控制,考虑系统的黏性摩擦特性以及外干扰等建模不确定性,提出了一种基于鲁棒自适应的电液马达伺服系统高精度位置控制策略。所提出的全状态控制器通过自适应对模型不确定性进行估计及前馈补偿,提高了系统的低速伺服性能;通过自适应对未建模干扰等不确定性的上界进行估计并前馈补偿,提高了系统对外干扰的鲁棒性。所设计的闭环控制器还能保证系统获得渐近跟踪性能,对比仿真验证了其可行性。     

光雷一体化测量系统的谐振特性及组合补偿

针对光雷一体化测量系统中复杂谐振对伺服单元的不利影响,提出了采用自适应陷波器及观测器滤波反馈组合实现谐振补偿的方法。首先,结合机械结构及频响测试结果分析了系统的谐振特性,指出系统存在雷达天线谐振、雷达机体谐振和天线高阶及轴系耦合谐振等3类主要谐振模式,并求得谐振特性随俯仰角变化的规律。讨论了对这种复杂谐振的补偿方法,提出采用自适应陷波器补偿雷达天线和雷达机体谐振,并利用Kalman观测器滤波反馈抑制天线高阶及轴系耦合谐振的方法。结果表明：经过谐振组合补偿后,各类谐振均得到有效抑制,速度环闭环带宽期望值达到了115 rad/s,阶跃过程过渡时间为0.35 s,在保证闭环控制稳定性的同时满足了系统带宽要求。     

Adaptive back-stepping tracking control for rotor shaft tilting of active magnetically suspended momentum wheel

Two-dimensional gyroscopic torque can be produced by tilting the rotor shaft of the active magnetically suspended momentum wheel. The nonlinear magnetic torque is analyzed and then an adaptive back-stepping tracking method is proposed to deal with the nonlinearity and uncertainty. The nonlinearity of magnetic torque is represented as bounded unknown uncertainty stiffness, and an adaptive law is proposed to estimate the stiffness. Combined with back-stepping method, the proposed method can deal with the uncertainty. This method is designed by Lyapunov stability theory to ensure the stability, and its effectiveness is validated by simulations and experiments. These results indicate that this method can realize higher tracking precision and faster tracking velocity than the conventional cross feedback method to provide high precision and wide bandwidth outputting torque.     

高精度低速重载飞行模拟转台的设计与实现

针对大负载、高精度、超低速的用于卫星飞行模拟的实验转台,在进行这种转台的机械结构和传动系统的设计基础上,构建了相应的高精度直流伺服控制系统。然后,建立了系统的数学模型,利用基于Lyapunov直接法的鲁棒模型参考自适应控制策略,对系统的速度稳定性进行了研究。通过实时仿真,使系统的跟踪误差渐进收敛。     

基于滑模自适应控制的电液位置伺服系统低速性能改善

在低速、超低速运行时,电液伺服系统受到以摩擦力为主的干扰力矩和参数不确定性等扰动,进而影响电液位置伺服系统的低速性能。该研究从低速平稳性和跟踪精度两个角度出发,分析了电液位置伺服系统低速性能的主要影响因素,提出了一种滑模自适应控制方法。并将该方法应用于某硅钢厂电液单辊CPC系统,进行了仿真。研究表明,在考虑系统非线性、扰动及参数不确定性的情况下,该研究的滑模自适应控制方法能够有效地抑制抖振并获得伺服系统的低速平稳、快速跟踪。     

基于电液伺服系统的多绳缠绕式提升机浮动天轮主动调绳性能研究

在多绳缠绕式超深矿井提升机运行过程中,采用基于电液伺服系统的浮动天轮主动调绳装置,调节钢丝绳的张力。根据浮动天轮主动调绳装置的结构和原理建立阀控缸液压伺服系统的数学模型,设计了电液伺服系统的模糊自适应PID控制器,提出了一种基于模糊自适应PID控制的电液伺服系统实现浮动天轮主动调绳的控制方法,并建立了相应的数字仿真模型,以不同扰动频率的正弦函数输入模拟钢丝绳的振动,分析了液压缸的动态特性。仿真结果证明了采用模糊自适应PID控制方法的电液伺服系统浮动天轮主动调绳装置的有效性。