电液伺服马达驱动系统的奇异摄动控制仿真研究

为了提高电液伺服驱动系统控制精度,设计了奇异摄动控制方法,并对液压驱动系统输出结果进行仿真验证。建立电液伺服驱动系统,给出电液伺服阀原理图,并介绍电液伺服阀工作原理。创建电液伺服阀节流孔的非线性数学模型,推导出液压驱动方程式,通过最小二乘法对运动参数进行估计。利用反馈线性化技术和奇异摄动理论解决了非线性和不确定性问题。采用MATLAB软件对电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪结果进行仿真,与传统PID控制结果进行对比。结果显示：采用传统PID控制系统,电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪误差较大;采用奇异摄动控制系统,电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪误差较小,控制系统反应速度较快,可以提高电液伺服驱动系统控制精度。     

基于线性化的电液制动器非线性控制器研究

为了缩短车辆制动系统反应时间,提高能量回收效率,设计了自激电液制动器,采用非线性控制系统,并对支撑压力进行仿真验证。给出了自激电液制动器装置简图,推导出制动执行器正、负阀开度方程式。针对输入和输出线性模型进行简化,设计了非线性控制系统,给出了自激电液制动器控制流程。在不同状态条件下,采用MATLAB软件对自激电液制动器支撑压力控制效果进行仿真,与线性控制系统形成对比。结果显示:采用线性控制系统,自激电液制动器支撑压力跟踪误差较大,自适应调节时间较长,而采用非线性控制系统,自激电液制动器支撑压力跟踪误差较小,自适应调节时间较短。同时,摩擦系数和阀阻尼系数都会影响到控制系统输出结果,但摩擦系数影响较大。因此,采用非线性控制系统,自激电液制动器制动反应较快,制动效果较好。     

基于差分进化算法优化车辆非线性液压悬架双环PID控制研究

车辆行驶经过障碍物时,容易造成悬架振动幅度较大,影响车辆运动的稳定性和舒适度。对此,创建了车辆液压悬架简图模型,根据牛顿定律推导出非线性控制方程式。采用双动液压系统驱动车辆悬架机构,给出了液压驱动控制方程式。构造优化目标函数,采用差分进化算法优化PID控制的内环和外环参数,给出了车辆液压悬架优化控制流程。将优化控制参数和初始运动参数导入到MATLAB软件中进行仿真,输出轮胎行程、悬架行程及车身加速度仿真曲线。仿真曲线表明:在受到路面正弦曲线障碍物干扰时,优化后的车辆液压悬架控制系统,不仅响应控制时间短,而且轮胎行程、悬架行程及车身加速度峰值较小、整体波动幅度较小。车辆液压悬架参数采用差分进化算法优化PID控制,能够降低路面干扰物造成的振动幅度,有利于保持车辆行驶的稳定性。     

基于优化非线性控制的齿轮传动系统动态误差研究

针对齿轮传动系统运动角位移跟踪误差较大、振动幅度相对严重等问题,对直齿圆柱齿轮运动过程中产生的角位移和输出扭矩等进行研究。建立齿轮传动系统模型,给出齿轮传动系统动力学方程式。对传统线性PID控制系统进行改进,设计非线性PID控制系统。引入粒子群算法,对粒子群算法权重系数进行改进。采用改进后的粒子群算法优化非线性PID控制系统,通过反馈误差对PID控制器参数进行调节,从而达到控制系统输出误差的补偿目标。利用MATLAB软件对优化后的齿轮传动系统输出误差和扭矩进行仿真,并且与线性PID控制结果进行对比。结果表明:与线性PID控制系统相比,优化后的齿轮传动控制系统能够在线调节各项控制参数,从而提高齿轮传动精度。该控制系统反应速度快,稳定性较好,抗干扰能力强,具有较高的控制精度。     

基于改进PID控制的电液伺服系统执行器运动轨迹仿真

电液伺服系统执行器运动轨迹跟踪容易受到外界干扰,导致控制系统不稳定。为解决此问题,设计小波神经网络PID控制系统,并对控制效果进行仿真验证。建立电液伺服阀简图模型,创建阀芯运动的动力学模型,分别推导出控制阀、液压执行器和比例溢流阀动力学方程式。采用小波神经网络对传统增量式PID控制器进行改进,利用MATLAB软件对改进后的控制系统进行仿真;对比分析改进前、改进后系统液压执行器的跟踪轨迹。结果表明：液压执行器在没有受到外界波形突然干扰情况下,2种控制方法都能较好地实现轨迹跟踪;在受到外界波形突然干扰情况下,采用增量式PID控制的液压执行器运动轨迹与期望轨迹存在较大误差,采用小波神经网络PID控制的液压执行器运动轨迹与期望轨迹存在较小误差。所设计的控制系统响应速度较快,能够自适应在线调整控制参数,有效地抑制外界环境对控制系统的干扰,从而提高液压执行器运动轨迹跟踪精度     

基于改进PID控制的柔性执行机构跟踪误差仿真

针对柔性执行机构运动参数输出值与期望值存在较大误差的问题,对柔性执行机构驱动过程中产生的压力、电流、角速度和角位移等进行研究。分析柔性执行机构运动原理,推导柔性执行机构驱动的微分方程式。引用PID控制系统,提出遗传算法与粒子群算法相结合的优化方法。采用混合算法优化柔性执行机构的PID控制系统,给出改进PID控制系统柔性执行机构的流程图。利用MATLAB软件对优化后的控制系统进行仿真,并与PID控制系统输出结果进行对比和分析。结果表明:优化后的系统能够在线调节柔性执行机构的各项控制参数,提高柔性执行机构压力和角位移跟踪精度,系统自适应调节速度快、稳定性好。     

基于优化位姿控制的并联液压机械手跟踪控制研究

针对二自由度并联液压机械手控制系统容易受到外界干扰问题,对机械手控制系统输出误差进行研究。结合机械手平面简图分析了并联液压机械手工作原理,推导出机械手运动学和动力学方程式。引用模糊PID控制系统,采用差分进化算法和前馈补偿方法对模糊PID控制系统进行优化,将优化后的控制系统通过MATLAB软件进行误差仿真,同时与模糊PID控制系统输出误差进行比较和分析。仿真误差显示：在无干扰环境中,优化前和优化后的二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,其运动位移和角位移输出误差差别不大,跟踪效果较好。在有干扰环境中,优化前二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,运动位移和角位移输出误差较大,而优化后二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,其运动位移和角位移输出误差较小。采用差分进化算法和前馈补偿控制方法,能够抑制外界信号波的干扰,提高二自由度并联液压机械手的跟踪精度,其控制效果较好     

基于改进双模糊PID控制的Stewart平台运动路径跟踪研究

为提高Stewart平台运动控制的抗干扰能力,设计了改进双模糊PID控制系统,并对控制误差进行仿真验证。在坐标系中创建Stewart平台简图,通过矩阵变换推导出连杆运动方程式。设计了Stewart平台液压驱动机构,给出了液压伺服阀流量控制方程式。在传统PID控制基础上设计了双模糊PID控制器,通过粒子群算法对双模糊PID控制器进行优化,采用MATLAB软件对Stewart平台运动路径跟踪误差进行仿真。仿真结果表明:采用改进双模糊PID控制器,Stewart平台在有干扰环境中移动时,仍然能够保持较高的运动路径跟踪精度,对外界的干扰反应速度较快、调节效果较好。采用改进双模糊PID控制器,Stewart平台控制系统的抗干扰能力较强,提高了Stewart平台运动路径跟踪精度。     

CAK6163Di 数控车床直线电动机直接驱动系统模糊自适应控制的研究

将模糊自适应PID控制引入CAK6163Di数控车床的永磁直线电动机直接驱动系统速度控制中.模糊自适应PID控制器可以根据速度误差以及误差的变化,按照模糊推理自动对PID参数进行最佳调整,可以满足不同时刻的误差和误差变化对PID参数自整定的要求,特别合适于永磁直线电动机驱动的非线性控制系统.采用上述方法后,能显著提高系统的鲁棒性,仿真结果验证了该方法的有效性.     

铝合金减速器箱盖低压铸造压力控制系统设计研究

采用模糊PID控制低压铸造液面压力各个阶段,实现理论输入与实际输出误差值最小化。分析了低压铸造各个阶段的压力变化曲线,设计了低压铸造液面压力控制的整体方案,给出了低压铸造压力控制的流程图。采用模糊PID控制系统,设计了低压铸造控制系统的硬件和软件。对模糊PID控制压力各个阶段跟踪效果进行仿真,并且与PD控制跟踪效果进行比较。结果表明,采用模糊PID控制压力理论输入与实际输出值误差较小,低压铸造的各个阶段压力波动幅度较低,采用PD控制压力理论输入与实际输出值误差较大,低压铸造的各个阶段压力波动幅度较大。采用PID控制铝合金减速器箱盖低压铸造输出压力,能够降低输出压力跟踪误差。     

基于禁忌搜索优化的直线进给系统矢量控制

数控机床的直线进给矢量控制系统中包含多个PID调节器,其控制参数直接影响系统性能。而直线进给系统是一个复杂的非线性时变系统,为了优化PID调节器控制参数,文章提出了改进的禁忌优化算法(Tabu),并将其应用于直线进给系统。在分析现有禁忌算法基础上,对Tabu算法的邻域范围、Tabu表和算法终止条件进行了改进,以直线进给系统的跟踪性能指标为目标函数,应用该算法对直线进给矢量控制系统各调节器的PID参数进行优化,并进行了实验验证。结果表明,应用文中方法优化控制器参数后,与传统PID控制相比,直线进给系统在负载改变时转速波动和位置跟踪误差显著减小,提高了直线进给系统的稳态和动态性能。     

基于AMESim的液压挖掘机运动仿真及控制参数优化

运用法国AMESim软件平台对液压挖掘机的工作装置进行了建模,通过设置主要参数,实现了该机电液一体化系统的动态仿真,并运用Design Exploration优化工具箱对PID控制器参数进行了自动优化.结果表明,经过优化的PID控制器使动臂液压缸跟踪误差降低57.4%,斗杆液压缸跟踪误差降低26.7%,铲斗液压缸跟踪误差降低4.3%,与原始方案相比均有较大的改善,因此能够实现较精确的运动轨迹,并且此法减少了传统确定PID控制参数的反复调整试凑的时间,从而提高了设计的效率.     

锻造机双缸液压同步控制系统建模及仿真

为了提高锻造机双缸液压同步控制的精度,以便保证锻造成形的质量,简化锻造机双缸液压同步电液伺服控制系统模型,推导同步控制系统模型,得到控制目标方程。使用单神经元PID控制算法和交叉耦合算法作为锻造机双缸液压同步控制算法,通过仿真,分别得到并对比了使用常规模糊PID控制算法与模糊-单神经元PID控制算法作用下的锻造机左右液压缸的位置跟踪误差、相对同步控制误差以及液压缸的速度和压力跟踪误差。结果表明,相比于常规模糊PID控制算法,模糊-单神经元PID控制算法下的系统能够更快速地收敛,说明模糊-单神经元PID控制算法使得锻造机双缸液压同步电液伺服控制系统具有更强的鲁棒性。实验结果与仿真结果的变化规律一致,两者之间的误差小于10%,验证了提出的锻造机双缸液压同步控制方法的可行性。     

高空带电机器人臂架稳定性优化控制仿真研究

以高空带电机器人的臂架变幅液压系统为研究对象,介绍臂架结构和变幅液压控制系统。针对该高空带电机器人作业时出现的臂架振动、抖动现象,采用PID控制器对臂架液压控制系统进行优化。建立平衡回路数学模型,运用多领域仿真软件AMESim 对变幅液压缸动态过程进行仿真,对比优化前后液压缸的动态特性。通过搭建实验平台对PID优化的控制系统进行实验。结果表明: PID优化控制能大大缩短液压缸活塞杆速度波动时间和降低速度波动幅度,可以有效改善臂架系统工作过程中出现的振动、抖动问题,提高臂架的稳定性。     

基于AMESim的太阳能自动跟踪液压控制系统的仿真分析

运用AMESim液压仿真软件平台建立太阳能自动跟踪液压控制系统模型,实现液压控制系统的运动仿真分析,并采用PID控制使其能够自动地实现精确的轨迹跟踪,完成抛物槽与太阳最大效率的对焦.仿真结果表明所设计的液压控制系统能够精确地控制执行机构的速度和方向,达到了预定的要求.     

盾构掘进机推进系统非线性PID控制仿真分析

给出了采用压力流量复合控制的盾构掘进机推进液压系统工作模型,对其中的比例调速阀和比例溢流阀在AMESim环境下进行了模型构建,并完成了阀基本参数的优化设计.采用一种简化的动态土体粘弹性模型模拟盾构实际推进过程中的复杂负载工况.引入一种采用偏差修正参数的非线性PID控制器并在Matlab/Simulink环境下建模.为充分发挥各软件的优势,通过AMESim与Simulink接口界面,实现了液压控制系统的联合仿真.仿真结果表明,与常规PID控制相比,非线性PID对盾构推进液压系统的控制效果更佳.     

基于组合控制的电液执行机构气门阀运动误差控制仿真研究

当前,发动机气门阀回程着落时不稳定,导致其跳动幅度较大。针对此问题,设计电液执行机构控制系统,并对气门阀运动位移和速度进行仿真验证。建立电液气门阀驱动平面简图,分析液压执行机构驱动方式。给出3种不同状态下伺服阀阀芯位置变化过程,从而得到气门阀液压驱动变化表达式。分析神经网络PID控制系统和跟踪微分器过滤原理,设计组合控制系统。为了验证不同干扰条件下气门阀运动位移和速度产生的误差,通过MATLAB软件对其进行仿真验证。仿真结果表明：在受到相同外界干扰条件下,采取传统PID控制系统,气门阀运动位移和速度的最大误差偏大,误差跳动幅度偏大;采用组合控制系统,气门阀运动位移和速度的最大误差偏小,误差跳动幅度偏小。采取组合控制系统,系统能够抑制外界的干扰,气门阀回程着陆时相对稳定,从而降低气门阀位移和速度的输出误差。     

基于模糊PID的数控折弯机比例伺服控制系统

折弯产品质量的提高对折弯机加载系统的准确性与快速响应能力提出了更高的要求。基于一款折弯机电液比例伺服控制系统,建立了其非线性数学模型并验证了系统稳定性。为消除系统稳态误差并提高响应速度,提出模糊PID控制策略,整定了PID控制参数,并对其进行了仿真试验,从而减小了系统的稳态误差,提高了其响应速度,并避免了人为调整PID控制参数的随机性,提高了控制系统的工作效率。     

液压支架电液控制实验平台设计与立柱压力控制方法研究

设计搭建了液压支架电液控制实验平台,并在此基础上对立柱的压力控制方法进行研究,提出了基于改进遗传算法优化的模糊PID立柱压力控制方法。使用正切赌轮法与自适应交叉变异概率方法对遗传算法进行改进,并将改进的遗传算法用于优化模糊PID的隶属函数,仿真结果表明该方法优于PID控制、模糊PID控制和模糊控制。测试实验结果表明:该方法调压性能良好,稳态误差小,平均响应速度达13.4 MPa/s,满足立柱压力控制要求。     

基于遗传算法的大吨位多油缸同步举撑系统研究

针对隧道掘进机(TBM)洞内拆装过程中，液压举撑TBM主机的负载不平衡影响多油缸同步举撑控制系统稳定性的问题，设计一套大吨位多油缸液压同步举撑控制系统，对各个液压元件进行简化建立数学模型。基于传统的PID控制方法引入遗传优化算法，对PID参数进行整定，运用MATLAB/Simulink仿真软件，与常规PID参数整定经验数据法进行比较。仿真结果表明:调节时间缩短了60%，稳态误差降低了52.38%，最大跟踪误差减少了48.57%，平均跟踪误差减少了51.62%，抗干扰性能更强，所设计的控制算法能够满足大吨位多缸液压同步举撑系统稳定性的要求。