GMA迟滞系统逆模前馈PID控制

超磁致驱动器的迟滞非线性特性是影响信号跟踪精度的主要因素.采用Duhem模型对超磁致驱动器建立频率无关的迟滞模型和逆模型,利用建立的迟滞逆模型与传递函数的相位补偿共同构成PID反馈控制的前馈环节.实验结果表明,该逆模型能够有效地降低非线性迟滞特性对超磁致驱动器位移输出精度的影响.     

SMA驱动器的反步自适应NN控制

针对形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)迟滞非线性特性下的轨迹跟踪问题，提出了一种反步自适应神经网络的控制方法。首先，根据所建立的Lyapunov函数，通过反步法设计出针对SMA驱动器的非线性控制器；然后，针对系统的非线性和参数的不确定性，采用自适应神经网络进行逼近，并且基于构造的Lyapunov函数，证明了闭环系统的稳定性。实验结果来看，所提出的控制方法成功地应用于SMA驱动器，并且几乎补偿了迟滞现象，并将实验控制结果与传统的PID控制器进行了比较。     

混联驱动三维椭圆振动辅助切削系统压电迟滞建模与补偿

针对混联驱动三维椭圆振动辅助切削系统中由压电驱动导致的迟滞非线性问题开展研究.首先分析了该系统迟滞的产生原因,选择Bouc-Wen模型描述该系统各轴向子系统中输入电压与输出位移之间的数学关系,并引入前期粒子群算法和自调整转换概率来提高传统花授粉算法的寻优能力和辨识精度;其次,依据Bouc-Wen模型进行控制策略设计,为提高系统控制精度及稳定性,在传统前馈控制基础上结合PID反馈控制构成复合控制策略补偿迟滞非线性;最后,以Y 1轴向子系统为例,通过跟踪实验验证所设计复合控制策略的有效性,最大跟踪误差为0.304μm.采用复合控制策略进行迟滞补偿后,系统迟滞分量明显减小,系统具有更高程度的稳定性.     

压电微位移器的实验建模与复合控制北大核心

为实现动静态特性理想的压电微位移器控制,提出一种前馈控制和PI控制相结合的微细位移控制算法。对该压电微位移器进行迟滞特性实验测试,以实验数据为基础建立了迟滞特性的Preisach模型,采用比例环节作为前馈控制器,PI控制作为反馈控制环节,构成复合控制。仿真结果表明:系统阶跃响应稳态误差小于0.4μm,调节时间小于2ms,能够满足精密加工要求。     

光电控制微位移镗刀头

本文讨论了镗刀头微量位移的实现及其信号传输方式,提出了一种光电控制电致伸缩微位移镗刀头执行系统,实验结果表明该系统补偿精度满足要求。     

冲击缓冲用磁流变阻尼器迟滞消除方法研究进展

磁流变阻尼器自身固有的迟滞非线性问题限制了其在工程上的广泛应用,大大影响了阻尼器阻尼力的预测和控制精度。尤其是在冲击缓冲系统中,磁流变阻尼器的迟滞特性问题尤为突出。因此,研究磁流变阻尼器的迟滞非线性的消除方法以及控制对提高磁流变阻尼器系统的控制性能具有重大意义。综述了磁流变器件的迟滞非线性的消除机制以及控制方法研究的主要进展,讨论了其控制系统的过程机制和描述方法,在此基础上对迟滞非线性消除方法及控制规律的研究前景进行了展望。     

超磁致伸缩驱动器及其微位移特性研究

基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应,研制一种具有可控微位移功能的超磁致伸缩驱动器,并对外加预压力下该驱动器的微位移特性进行了实验研究。采用位移传感器、数据采集卡、驱动电源等,搭建超磁致伸缩驱动器的微位移性能测试台,实验研究在外加电流、预压力下,超磁致伸缩驱动器的输出位移与外加电流的关系。研究结果表明:在外加预压力为0~300 N时,驱动器的输出位移随外加电流的增加而增加;而在外加预压力为300~400 N时,超磁致伸缩驱动器的输出位移随输入电流的增大而减小。     

基于自抗扰的电液位置同步控制系统

针对液压伺服系统中的非线性和不确定特性,为了改善双电液位置伺服系统的同步性,设计了基于自抗扰控制器的速度环电液位置系统,对速度系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿,同时引入两侧速度偏差补偿信号,实现对速度和位置控制。仿真实验结果表明,此控制方案十分有效,具有较强的鲁棒性,动态过程同步误差小,能较好地满足被控对象对高精度同步控制的要求。     

基于Preisach磁滞理论的超磁致伸缩驱动器建模

超磁致伸缩驱动器具有响应快、输出应变大、机电转化效率高等优点,但因受超磁致伸缩材料内在的磁滞效应与磁-机耦合效应等因素影响,导致其输出位移存在较大滞环,大大降低了驱动器的输出位移精度,也影响了该材料及其致动器更广泛的应用。为了有效地设计和使用超磁致伸缩驱动器,需要建立准确描述其磁滞非线性的数学模型。在经典Preisach模型的基础上建立了超磁致伸缩驱动器的Preisach磁滞数值模型,并通过对Preisach限制三角形的离散划分,依赖大量实验数据辨识了该模型的参数,并进行了超磁致伸缩驱动器磁滞输出实验研究。实验结果表明：该Preisach磁滞模型能较好地描述准静态下超磁致伸缩驱动器的磁滞现象,对指导超磁致伸缩驱动器位移精度的提高具有一定意义。     

挖掘机液压系统非线性摩擦的辨识与补偿

针对挖掘机电液比例控制系统受到液压缸非线性摩擦导致系统稳定性和控制精度降低的现象,提出利用改进粒子群算法和前馈补偿相结合的策略,对控制系统进行优化,以提高系统位移跟踪精度。建立电液系统模型,并用改进的Stribeck模型描述非线性摩擦。通过改进的粒子群算法对模型参数进行辨识优化,根据结构不变性原理设计出一种动态摩擦前馈补偿方法。在此基础上,进行正弦信号、高速工况和低速工况实验。实验结果表明：提出的Stribeck模型和摩擦补偿控制方法可以有效改善低速爬行和平峰现象,并使轨迹追踪精度提高45%左右。     

Model of magnetostrictive actuator

The hysteresis of the magnetostrictive actuator was studied. A mathematical model of the hysteresis loop was obtained on the basis of experiment. This model depends on the frequency and the amplitude of the alternating current inputted to the magnetostrictive actuator. Based on the model, the effect of hysteresis on dynamic output of the magnetostrictive actuator was investigated. Then how to consider hysteresis and establish a dynamic model of a magnetostrictive actuator system is discussed when a practical system was designed and applied.     

融合光纤感知的气动执行器夹持力控制策略研究

为了降低气动执行器夹持力/气压迟滞的影响,提高夹持力跟踪控制精度,提出一种基于Prandtl-Ishlinskii （P-I） 逆模型的前馈补偿结合模糊PID的控制策略。分析气动执行器的夹持力/气压迟滞特性,通过初载曲线法辨识迟滞模型参数,建立P-I逆模型;设计融合FBG力感知的模糊PID控制算法,基于自制的FBG传感器实现夹持力反馈,通过标定实验验证传感器的静态特性。在Simulink中构建前馈补偿和融合FBG力感知的模糊PID相结合的复合控制器,完成与传统PID以及模糊PID控制器的夹持力控制仿真对比。仿真结果显示：前馈补偿可以降低稳态误差,提高控制精度。最后,在气动执行器夹持力控实验平台上开展动态跟踪实验,验证了所设计复合控制器的有效性。     

开放式数控系统摩擦补偿的实现

摩擦是引起数控机床换向误差的主要因素之一,降低了数控机床的加工精度。在机床换向时,摩擦力表现出非常强的非线性,不利于机床的高精度控制。在搭建的开放式数控系统平台上,通过对速度环施加脉冲补偿量实现了对摩擦的补偿,有效降低了轮廓误差。     

超磁致伸缩驱动器热变形补偿及温控方法研究

超磁致伸缩驱动器是超磁致伸缩材料的主要应用形式之一,具有输出位移大、响应速度快和低频特性好等特点,应用领域非常广泛.对超磁致伸缩驱动器实施有效的热变形补偿或温控等措施,可以消除或抑制由于温升带来的不利影响,提高驱动器的输出精度.针对这一问题,文章提出了六种热变形补偿及温控的方法,并介绍了这些方法的原理,分析了它们的特点及应用场合.     

基于摩擦补偿的电液作动器高精度控制

电液作动器因其集成度高、占用空间小,容易组成分布式集中控制系统,在航空航天与工程机械领域飞速发展,但是在低速运行工况下,由于摩擦力以及液压系统的非线性等因素,难以完成高精度轨迹跟踪工作甚至产生低速爬行。为此,从摩擦特性对电液作动器轨迹跟踪精度的影响出发,提出一种前馈补偿+ESO的控制策略,引入LuGre动态摩擦力中的鬃毛平均变形量,建立精确伺服系统状态空间方程,在Simulink平台上搭建摩擦力模型和泵控非对称缸模型,采用正弦位置指令对该解决方案的轨迹跟踪精度进行了仿真验证。结果表明:前馈补偿+ESO的控制策略跟踪误差仅为常规PID控制的1/4,跟踪精度达到0.2 mm。     

精密微塑性成形系统的研制

随着微型零件尺寸的减小,对成形设备提出了更高要求,传统的塑性成形设备难以在小行程下实现载荷和位移的精确控制。针对微成形的特点研制了精密微塑性成形系统,设计了宏动／微动相结合的驱动系统,微动部分使用压电陶瓷作为驱动器,宏动部分采用精密丝杠旋钮来实现,借助数据采集系统进行数据的实时采集和处理,使用成形工艺控制器对微成形过程进行精确控制,该系统可以对模具进行加热以实现等温成形,由温度PID控制器控制。使用该精密微塑性性成形系统进行了微成形试验,所成形的微型齿轮零件质量良好。     

基于混合控制的无凸轮发动机气门电液执行机构跟踪误差研究

为降低发动机气门运动位移输出误差,设计一种新的发动机气门电液执行机构。创建电液执行机构原理简图,对压电制动器和机械伺服系统进行分析。给出了电液执行机构的电路控制数学表达式,建立了液压驱动机构流量方程式。引用单一PID控制方法并进行改进,设计了串联PI-PID-PI混合控制方法。采用MATLAB软件对发动机气门运动位移和压电位移输出误差进行仿真,并且与单一PID控制方法进行对比和分析。结果表明:采用单一PID控制方法,气门运动位移和压电位移输出误差在10%以内,误差变化幅度较大;采用串联PI-PID-PI混合控制方法,气门运动位移和压电位移输出误差在5%以内,误差变化幅度较小。采用串联PI-PID-PI混合控制方法,控制系统反应速度较快,能够提高发动机气门运动位移控制精度,改善气门运动特性,效果较好。     

数控机床的准闭环控制技术

针对以步进电机作为驱动电机的数控机床开环系统存在的一些问题,诸如伺服精度低、失步误差不能补偿等,文章提出了一种新的控制技术--准闭环控制.采用这种控制方式,可以获得类似闭环系统的控制精度和开环系统的稳定性.文章选用MCS-51单片机作为控制核心,直线光栅测量位移,在普通车床上建立了一种新型的准闭环控制系统.实践表明,该系统的控制精度高、稳定性好、性价比高.它适合于经济型数控机床,应用前景十分广泛.     

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。     

一种2D电液比例阀的设计与静态特性实验研究

设计了一种采用小推力的比例电磁铁作为电-机械转化器,压扭联轴器作为传动机构,且具有阀芯位置反馈功能的2D电液比例阀。在分析该阀结构和工作原理的基础上,对该阀的压扭联轴器输入输出特性和阀的空载流量特性进行了实验研究。结果表明:该阀的压扭联轴器位移滞环约为7.4%;在系统压力为21 MPa时,该阀的流量滞环约为5.7%,说明该2D电液比例阀具有良好的比例特性。