直驱H型平台的非奇异快速终端滑模同步控制

针对直线电机易受端部效应、外部扰动和非线性摩擦力等不确定性影响而导致的H型平台跟踪精度和同步精度下降的问题,提出一种非奇异快速终端滑模(Non-singular Fast Terminal Sliding Mode, NFTSM)控制方案,并利用RBF神经网络的非线性映射能力拟合系统不确定性,提高系统的鲁棒性,减小H型平台伺服系统的位置跟踪误差。同时将交叉耦合控制(Cross-Coupling Control,CCC)与NFTSM相结合,实现H型平台双直线电机伺服系统的同步控制。仿真结果表明,所提出的控制策略减小了系统同步误差,具有快速的跟踪性能和较强的鲁棒性。     

基于滑模交叉耦合的双永磁电机转速同步控制

为降低双永磁电机在动态过程和扰动情况下的速度同步误差,研究了一种基于电流参考切换和滑模交叉耦合控制的方法。首先,建立了交叉耦合控制下的系统模型,并分析交叉耦合控制的作用机理;通过频域分析证明其能够降低速度同步误差,并给出了交叉耦合控制器参数设计方法;然后,为提升扰动情况下的速度同步误差收敛时间,提出了基于滑模的交叉耦合控制方法;最后,使用电流参考切换解决动态过程中受最大电流限制造成的速度同步性能不佳问题。实验结果表明,基于电流参考切换的滑模交叉耦合控制能够使扰动下速度同步误差收敛更快,同时有效降低动态过程中的速度同步误差。     

基于PDFF的直线电机驱动XY平台H∞交叉耦合控制

XY平台直线伺服系统中,负载扰动、机械惯性及双轴响应速度不匹配会影响轮廓加工精度,为此提出了一种将PDFF及H∞交叉耦合控制相结合的控制策略.单轴速度控制器采用兼顾快速性和鲁棒性的PDFF控制,间接减小轮廓误差.并在X、Y轴间引入交叉耦合控制,将基于PDFF的XY平台交叉耦合控制框架等效为一反馈系统,采用H∞次优方法设计交叉耦合控制器,直接减小轮廓误差.仿真结果表明该控制方案可增强系统的鲁棒性,提高系统的快速性和轮廓加工精度.     

多缸液压机的滑模变结构智能同步控制

为了减小多缸液压机的同步控制误差和跟踪误差,设计了基于饱和函数控制律的改进型相邻交叉耦合控制器.以阀控电压为控制量,建立了四缸液压机同步系统的动力学模型.为了减少控制器输入量的数量并降低控制律的复杂度,改进了相邻交叉耦合控制器.为了减小滑模控制的抖振幅度,基于饱和函数提出了滑模层的概念,使滑模层内的系统状态在接近滑模面...     

H型运动平台的时变非奇异快速终端滑模控制北大核心

针对以伺服电机和滚珠丝杠作为传动机构的H型运动平台系统位移跟踪控制存在的难点,设计了一种基于时变非奇异快速终端滑模控制器的控制方案。在滑模控制器设计阶段,提出一种新的滑模面幂指数时变方法,以加快系统状态的收敛速度;针对H型运动平台Y向两轴位移同步误差的控制问题,运用同步误差和单轴误差相结合作为控制器输入的方式减小了两轴位移误差。以仿真实验验证了提出的时变幂指数方法可提升系统状态的收敛速度,证明了相较于PID控制和一种滑模PID控制方式,采用本文提出的时变非奇异快速终端滑模控制方案后,H型运动平台单轴运动误差和双轴同步误差更小、误差波动幅度更小。     

直驱H型平台的Laguerre迭代轮廓控制研究

针对直驱H型平台在跟踪大曲率复杂轮廓时,轮廓精度低的问题,提出一种精密轮廓跟踪迭代控制方法.采用有理多项式求根的方法精确计算在大曲率高速运动过程中的轮廓误差精确模型,应用Laguerre迭代估计方法结合交叉耦合控制器设计了综合考虑多轴协同运动的控制方案,以切实保证此类系统在实际应用中的高性能轮廓跟踪.系统实验结果表明,...     

加工中心双直线电机自适应模糊滑模同步控制

针对龙门移动式加工中心X轴驱动过程中两套直线电机伺服系统的位置不同步问题,采用了自适应模糊滑模控制方法对两直线电机的位置和速度误差进行补偿,设计了自适应模糊滑模同步控制器.该同步补偿方法充分利用了滑模控制的快速响应及对被控对象变化不敏感的特性.在用模糊控制削弱了滑模的抖振的同时,设计一个自适应调节律来估计最优的调节量,以较小的控制量保证较好的跟踪性能,既保证了系统的稳定性又易于工程实现.通过Simulink仿真验证了该方法的可行性并与模糊滑模控制进行了比较,结果表明该方法提高了同步控制精度.     

基于CMAC滑模控制的双马达同步技术研究

以大型起重机双卷扬系统为研究对象,针对起升过程中存在的双马达同步误差问题,提出一种基于小脑神经网络(CMAC)滑模控制方法,充分利用CMAC响应速度快及滑模变结构控制(SMC)抗干扰能力强的特点,以解决传统控制方法鲁棒性差的问题;在控制过程中采用交叉耦合控制方式,并根据液压系统动态特性将液压泵出口压力差以及吊钩的倾斜角度作为控制指标进行仿真,最后以起升工况进行实验研究。结果表明:与传统方法相比,所提出的控制策略能有效提高两个马达的同步控制精度,抗干扰能力强,满足实际工况需要。     

基于模糊滑模的两轴伺服系统轮廓误差交叉耦合控制算法

针对两轴伺服系统轮廓误差控制问题,提出一种基于模糊滑模的交叉耦合轮廓误差控制方法.设计了单轴模糊滑模跟踪控制器,用于消除干扰作用.将模糊控制器用于自适应调节滑模控制器切换增益,减小滑模控制的抖振现象.采用交叉耦合控制算法进行两轴间的协调控制,解决轴间参数不匹配的问题,保证轮廓控制精度.仿真结果表明:该方法能有效提高跟踪...     

基于改进交叉耦合的多永磁同步电机速度同步控制

为减少多永磁同步电机在启动过程中的同步误差并降低电机的启动时间,以传统的交叉耦合控制结构为基础,结合模糊自调整滤波器和新型同步补偿器,提出基于改进交叉耦合的多永磁同步电机速度控制方法,即通过模式选择器对模糊控制器进行工作模式的切换,同时在不同的额定速度和负载转矩下自动调整各电机的软化系数,使各电机在启动过程中遵循软化转速轨迹;通过设计同步补偿器实现相位超前,进而降低同步误差并缩短电机调整时间。最后基于永磁同步电机调速控制平台进行了仿真对比验证。结果表明：在电机负载启动与稳态突变阶段,相比传统的控制结构,改进的交叉耦合控制结构的最大同步误差分别降低了55%和25.7%,速度调整时间同比减少了23%和39%,有效提高了系统的同步性能和动态响应能力。     

Biaxial contouring control with friction dynamics using a contour index approach

In conventional designs, contouring control is usually decomposed into independent tracking tasks of axes. Its success relies on good tracking performance of each axis, which is difficult to achieve when the dynamics of each axis is different from each other and subjected to nonlinear frictions and load variations. Additionally, another difficulty in contouring control is the formulation of a contouring error model and real-time estimation of contouring error. Therefore, in this paper, a contour following strategy was developed to improve contouring accuracy without depending on axial tracking performance. The proposed contouring error model is formulated systematically based on the coordinated transformation scheme. A contour index (CI) is evaluated geometrically, which can be treated as an equivalent contour error such that a reduction in CI implies a reduction in contour error. With the proposed approach, the resulting contour performance will not be degraded if the tracking task of each axis is not carried out precisely. Experiments were conducted using a bi-axial linear stage and the results demonstrate that the contouring qualities were still maintained at high feed-rates even in the presence of undesirable tracking lags.     

基于滑模和自适应控制的无位置传感器PMSM换相研究

永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统是目前电机控制领域研究热点。针对无霍尔传感器的电机换相控制,提出采用滑模控制检测反电动势过零点,完成电机换相。为了得到精确的反电动势观测值并且减弱滑模控制的抖振现象,构建一种新型切换函数代替传统符号函数。应用李雅普诺夫稳定性理论,对滑模控制中的增益进行计算。为了解决转速计算中,因为求导微分环节影响PMSM转速控制,应用自适应算法计算转速。通过仿真和实验分析,验证所提方案能够准确得到PMSM反电动势和转速,实现PMSM精确换相控制。     

永磁同步电机位置伺服系统终端滑模控制

将终端滑模控制（TSMC）策略应用于永磁同步电机(PMSM)位置控制,以提高系统输出响应性能。基于终端滑动模式技术,设计一种新的有限时间收敛的干扰观测器以估计PMSM的集体不确定性,包括系统参数不确定性和未知的外部负载。与渐近收敛控制器不同,TSMC 保证系统状态误差和观测器估计误差在有限时间内能收敛到0。结果表明：与PID控制和传统反步法控制相比,所提出的控制器控制效果更好。     

基于ESO的电液位置伺服系统自适应反步滑模控制

针对阀控电液位置伺服系统具有的不确定参数、外部干扰、系统状态不可测问题,在反步控制的基础上,同时引入滑模控制理论,提出一种带有ESO(扩展状态观测器)的自适应反步滑模控制策略。建立系统的非线性状态空间方程,基于系统模型设计出一种ESO,对速度值以及外干扰进行有效估计,同时引入自适应算法对系统不确定参数进行在线估计,设计出不确定参数的自适应律,通过Lyapunov稳定性定理证明所设计的控制器的稳定性。最后,仿真研究表明所设计的控制器能够对速度以及外干扰进行有效估计,并且具有较高品质的位置跟踪能力。     

斜盘控制策略下液压系统位置控制及性能分析

为提高液压系统位置控制的响应速度及准确性,研究斜盘控制策略下液压系统位置控制及性能。从液压系统位置控制电路的构造出发,对控制策略进行描述。通过泵速求取电动机的动力学方程,利用电机转子的电动势计算电动机转矩。以滑模控制方法作为两种液压系统的控制核心,并在MATLAB/Simulink下对斜盘控制系统进行建模。在所构建斜盘控制模型的基础上,对比分析斜盘控制策略和变频驱动控制策略液压系统位置控制性能。结果表明:斜盘控制比变频驱动控制具有更好的响应性和控制稳定性;跟踪阶跃、正弦参考位置时,斜盘控制比变频驱动控制的控制精度分别提高47.67%和48.58%,斜盘控制比变频驱动控制的控制准确性更好。分析结果表明斜盘控制策略比变频驱动控制策略更适合液压系统的位置控制。     

基于CMAC网络的滑模位置控制研究

机床数控系统的位置伺服控制模块是一个典型的非线性、不确定性的时变系统,传统的PID控制方法和自适应控制不能达到满意的控制效果。将CMAC网络与滑模变结构控制相结合,提出基于CMAC的滑模位置控制策略,并对该控制算法进行了仿真研究。结果表明：位置伺服系统在该控制策略作用下,响应速度快,无超调,并且能大大减弱常规滑模变结构控制中的抖振现象。     

气液联控伺服系统的滑模位置控制研究

提出了基于PWM控制气液联控位置系统的建模方法,应用非线性平均方法建立了PWM气压伺服系统的数学模型,不仅解决了开关的不连续性问题,还把原来不连续的非仿射输入形式变成一个等效具有可控规范型的非线性仿射输入形式。然后运用滑动模态变结构理论中的经典非线性设计方法,设计了三阶滑模面变结构控制器。对固定阻尼式气液联控系统进行了位置控制仿真实验。实验结果表明,滑模变结构控制使得系统快速性能比较好。     

Identification and control for micro-drilling productivity enhancement

Micro-hole drilling (holes less than 0.5 mm in diameter with aspect ratios larger than 10) is gaining increased attention in a wide spectrum of precision production industries. Alternative methods such as EDM, laser drilling, etc. can sometimes replace mechanical micro-hole drilling, but are not acceptable in PCB manufacture because they yield inferior hole quality and accuracy. The major difficulties in micro-hole drilling are related to the wandering motions during the inlet stage, high aspect ratios, high temperature, etc. However, of all the difficulties, the most undesirable ones are the increases in drilling force and torque as the drill penetrates deeper into the hole. This is mainly caused by chip-related effects. Peck-drilling is thus widely used for deep hole drilling despite the fact that it leads to low productivity. Therefore, in this paper, a method for cutting force regulation is proposed to achieve continuous drilling. A proportional plus derivative (PD) and a sliding mode control algorithm will be implemented and compared for controlling the spindle rotational frequency. Experimental results will show that sliding mode control reduces the nominal torque and cutting force and their variations better than PD control, resulting in a number of advantages, such as an increase in drill life, fast stabilization of the wandering motion, and precise positioning of the holes.     

交叉耦合自适应神经元控制器应用于抛物线轨迹加工中的研究

本文综合了自适应神经元控制器与交叉耦合控制方法的优点,引入轮廓误差的二次性能指标,设计了应用于抛物线轨迹加工的交叉耦合自适应神经元控制器。该控制器具有良好的自适应学习能力,无须对控制对象建模,结构简单,实时性好,实验证明可有效减小抛物线轮廓误差。     

位置伺服系统模糊自适应滑模控制研究

位置伺服系统对响应速度、定位精度、抗扰性能等要求越来越高,传统PID控制实现容易,但依赖对象数学模型、性能有限,很难满足高要求。滑模控制不依赖对象模型、适用性强,因此提出一种对指数趋近速率进行自适应调整的滑模控制方法。以位置伺服系统为对象,分别采用PID控制、滑模控制、模糊自适应滑模控制进行定位控制及抗扰动性能的仿真及试验。结果表明:模糊自适应滑模控制较PID控制在快速定位及抗扰动性能上均明显占优;相比普通滑模控制,其动态性能更好。因此对于要求响应速度快、抗扰性能强的位置控制应用场合,提出的模糊自适应滑模控制适用性更好,有一定的应用价值。