离散型状态观测器的分离合并解耦算法

在工程中经常使用状态观测器来观测不可直接获取的状态量以实现系统的反馈或前馈控制。本文提出了用广义逆矩阵来设计离散型状态观测器,并建议了一种新的算法,即分离合并介耦算法来设计组合观测器。该法计算简单,便于实现。使用本算法对直流调速系统构成转速负载组合观测器,以实现转速反馈控制和扰动前馈补偿。实验证明该算法是合理可行的,系统性能得到明显地改善。     

数控龙门移动式镗铣加工中心动态精密同步进给控制

对数控龙门移动式镗铣加工中心提出一种新的动态精密同步进给控制方法，通过设计H∞鲁棒控制器，对两侧立柱加速度和速度同时进行状态反馈补偿控制，使其在不平衡负载或不确定性扰动作用下两边快速恢复到同步状态，从而实现龙门立柱驱动系统加速度，速度和位置的动态同步，驱动元件采用两套参数相同的直线永磁同步伺服电机，仿真实验结果证明了该方案的先进性和可行性。     

磁流变液减振器模拟工况实验台控制策略研究

为提高磁流变液减振器模拟工况实验台的控制精度，设计了基于扩张状态观测器的自抗扰控制器.该控制器为系统的目标期望信号安排了合理过渡过程，将系统的外部扰动和内部扰动作为广义扰动，设计了扩张状态观测器，利用扩张状态观测器利用系统输出的测量值来估计系统的状态变量和广义扰动的实时作用量，并在控制过程中对广义扰动进行补偿.仿真分析和实验结果表明，该控制器能够降低液压伺服系统固有的非线性和大范围变化的阻尼负载挠动对实验台鲁棒性能的影响，使实验台获得较高的控制精度和抗干扰能力.     

高精度永磁直线同步伺服系统鲁棒位置控制器的设计

介绍了高精度、微进给永磁直线交流同步电机（PMLSM）驱动系统鲁棒位置控制器的设计，首先，在空载情况下，由静态实验获得非线性摩擦系数模型，通过前馈摩擦补偿器补偿非线性摩擦，其次，由递推最小二乘估计器RLS和负载扰动力观测器构成的估计器，用它来估计动子质量，粘滞摩擦系数和负载扰动力，设计积分－比例IP位置控制器以满足跟踪指令和抑制扰动，将观测的负载扰动力前馈，进一步增强系统的鲁棒性。     

一种基于状态观测器的Duffing系统的混沌控制

目的对状态不可测系统混沌现象进行有效控制,以削弱或消除对系统造成危害的混沌运动.方法导出在一定意义下等价于原系统的重构状态,用重构状态代替真实状态来组成状态反馈,利用状态观测器法对Duffing系统进行混沌理论分析和实验仿真,在给定控制率作用下,使系统由混沌状态进入周期运行状态.结果提出了一种利用状态观测器对Duffing方程进行混沌控制的方法,使系统由初始混沌轨道转入到非混沌轨道.结论基于状态观测器的控制方法可以实现对混沌现象的有效控制,仿真结果证明了方法的有效性.     

基于扰动观测器的电动负载模拟器控制系统设计

针对以永磁同步电机作为驱动元件的电动负载模拟器,提出基于扰动观测器的双回路控制系统设计方法.采用机理建模方法,建立负载模拟器数学模型,并通过实验确定系统标称对象模型参数和模型不确定性权函数.以舵机扰动抑制要求为性能权函数,通过控制结构等价变换,采用H∞混合灵敏度方法设计内回路扰动观测器.外回路设计以拓展力矩加载频带为性能权函数设计控制器.对某型电动负载模拟器控制系统的设计和调试结果表明,在最大加载力矩为50 N?m时,电动负载模拟器动态加载平坦段最高频率达到15 Hz,静态加载精度小于0.1 N?m.     

基于迭代学习控制的混合误差轮廓控制

针对永磁直线同步电动机直接驱动XY平台系统中存在不确定扰动的问题,单轴上设计了基于干扰观测器的迭代学习控制器.迭代学习控制器可以抑制重复扰动,干扰观测器可以消除非重复扰动的影响,两者结合起来可增强系统对重复和非重复扰动的抑制能力.由于轮廓误差计算模型要求跟踪误差远小于期望轮廓曲率半径,所以设计了混合误差轮廓控制器,跟踪误差较大时只控制各轴位置,跟踪误差足够小时进行轮廓控制.仿真结果表明,该控制方法使直接驱动XY平台具有较强的鲁棒性和较高的轮廓精度.     

基于内模原理的直线永磁同步伺服电机H∞控制

在速度伺服系统中，为了保证对干扰有良好的动态抑制作用且无静态扰动误差，同时使系统具有鲁棒稳定性，针对直线伺服系统所具有两个扰动输入点和两个偏差输出点的特征，对扰动进行转化后采用输出点混合灵敏度的方法，并将内模原理与H∞控制理论相结合设计了H∞速度控制器．实际求解标准H∞问题时，在扰动通道内引入近似内模，以使问题简化且满足高性能的要求．为了充分抑制负载阻力扰动，设计了一个H∞负载扰动观测器，该观测器可以自动保证观测结构的鲁棒稳定性．     

精密力源多维模糊控制的探讨

针对比对式测力机源系统力值自动调节中存在参数变化的变速扰动环节和滞后量变化的滞后环节,从而给自动调节带来很大难度的问题,采用多维模糊模型进行预测和采用多维模糊控制作为调节的算法。有效地消除了扰动和滞后的影响,实现了高精度的力值调节控制。     

基于LESO的高超声速飞行器动态面控制

针对含模型不确定性和外部扰动的高超声速飞行器纵向运动模型,提出了一种基于线性扩张状态观测器的动态面控制方法。采用非线性动态逆技术实现了高超声速飞行器高度和速度通道的解耦;结合传统反演设计方法,引入一阶低通滤波器求取虚拟控制量的微分,避免了"微分爆炸"的问题;设计线性扩张状态观测器,实现了对模型不确定性和外部扰动等组成的"总和扰动"的精确估计,显著提高了系统的扰动抑制能力;利用Lyapunov理论进行闭环稳定性分析。仿真结果表明,所提出控制器参数配置简单,对参数不确定性和外部扰动等有较强的鲁棒性,具有良好的指令跟踪效果。     

Blow-by and tribological performance of piston ring pack during cold start and warm idle operations

To reduce the fuel consumption of internal combustion engines, more attention has been paid to the tribological performance of the piston ring pack during the cold start and idle operations. In this research, a numerical model considering the cylinder liner deformation and the piston ring conformability is developed to predict the blow-by, lubrication, friction and wear of the piston ring pack under different operating conditions. The gas flow rate, inter-ring gas pressures, minimum oil film thickness, frictional force and wear load during cold start are calculated and compared with those during warm idle operating conditions. The results show that cylinder liner deformation and piston ring conformability together obviously affect blow-by and other tribological performance. Meanwhile, it is found that friction loss is larger during cold start than during warm idle operating conditions. However, the wear process is more severe during warm idle operation than during cold start. From this research, the blow-by and tribological performance of the piston ring pack during cold start and warm idle operations are understood more deeply.     

活塞环-缸套摩擦磨损模拟实验方法研究

提出了一种评价活塞环柛滋啄Σ聊ニ鹦阅艿目焖倌D馐笛榉椒ǎ兄屏送词侥D饽Σ聊ニ鹗笛榛睾伞⑺俣鹊仁笛椴问湍Σ亮Α⒆苣コ痰仁笛榻峁牟馐宰爸眉捌浼扑慊莶杉硐低常- 实验直接采用被测的活塞环和缸套作为试样,这不仅使模拟实验更接近实际情况而且大大减少了试样制备的工作量. 以表面涂覆Ti-TiN耐磨涂层的492 发动机活塞环及与其配副的缸套为试样进行了重复性实验,结果表明:用质量法测量的磨损量最大相对误差＜8.5%;摩擦力的最大相对误差<2%.     

高速气缸压力反馈式缓冲阀

为了研制对活塞速度变化具有自适应能力的缓冲装置,本文将整个气缸工作过程分为工作阶段、缓冲阶段及排气阶段,并分别建立了各个阶段的数学模型.通过对高速气缸工作阶段的仿真及试验研究,得出了缓冲开始时刻进、排气腔气动参数与活塞速度的关系,在此基础上设计了对活塞速度具有自适应能力的压力反馈式缓冲阀.通过对该缓冲方案的仿真研究,得出了影响缓冲腔系统输出能量的主要因素即缓冲阀开启压力与活塞速度具有良好的线性关系,而且进入缓冲时刻的缓冲腔压力与系统输入能量及缓冲阀开启压力与系统输出能量均具有良好的线性关系,从而验证了此阀当活塞速度在1.8~2.2m/s范围内变化时,可以自动调节缓冲腔系统的输出能量,使其至少平衡掉运动部件动能的90%.     

活塞二阶运动过程及活塞刮擦力分析

使用数值方法进行了活塞二阶运动仿真分析．运用牛顿第二定律建立活塞,连杆及曲轴的3种运动状态模型．在各运动状态之间,运用拉格朗日方程建立活塞3种敲击模型．通过变量代换,将方程未知量变换成描述活塞二阶运动的活塞销横向加速度、活塞偏转角加速度和敲击力,由此算法编制FORTRAN90程序进行求解,得到活塞二阶运动过程中的横向位移、速度及活塞偏转角、角速度的变化,同时求解活塞处于不同的运动状态下对缸套的作用力,为进一步研究内燃机机体辐射噪声做好了准备。     

基于无杆活塞缸与机械增力机构的气动夹具

以固定式无杆活塞缸为驱动，介绍铰杆式机构的气动夹紧装置，配合增力机构提高夹紧力，拓展了气动夹具的用途，在气动系统压力不变的情况下，可代替容易产生污染的液压夹具。     

连栋玻璃温室轨道式气动天窗机构设计与运动分析

为克服传统齿轮齿条天窗机构存在的诸如响应慢等弊端，设计了一种连栋玻璃温室轨道式气动天
窗机构.应用美国温室设计标准，对天窗荷载进行了计算，并通过机构运动学和联立约束法动力学仿真,
分析了天窗开度、气缸负载以及推杆受力与气缸活塞行程之间的关系，从而确定气缸行程和活塞直径.分
析表明，对于结构尺寸一定的连栋玻璃温室，轨道式气动天窗机构存在最大开启角度，并且开启天窗所
需气缸输出推力主要受连杆对横向推杆水平方向分力的影响，而摩擦力的影响很小.选配气缸运行效果仿
真表明，与传统齿轮齿条机构相比，气动天窗机构响应速度快、安装方便，有利于提高天窗开度.     

基于进口节流调速气缸爬行特性

为了避免气缸运动过程中出现爬行现象, 应用试验分析供气压力、节流口声速流导、外作用力、以及进气腔初始体积在实际应用中对气缸爬行的影响. 通过对爬行现象的分析及现有的研究提出爬行判据, 以此判据为依据设计不同工况下的临界爬行试验. 对试验曲线进行观察发现,气缸最终趋于匀速运动. 通过对临界爬行试验数据进行多项式曲面拟合, 得到以供气压力、节流口声速流导以及外作用力为参数的气缸爬行经验判别函数式. 为了验证该判别函数式的有效性和可行性, 对另一个同型号的气缸进行多次试验.结果表明,采用该经验判别函数式能够有效地预测不同供气压力、节流口声速流导及外作用力下同型号气缸是否产生爬行现象.     

气动位置伺服的自适应模糊控制

开发一种由微机、无杆气缸、电-气伺服阀等组成的气动位置伺服自适应模糊控制系统,改善了气压传动的非线性和气缸密封摩擦的多变性的不利影响,提高了系统的定位精度和可靠性．该方案还具有简捷、实用、易于掌握的特点．     

液压轴向柱塞泵容积效率可靠性灵敏度分析

为提高液压轴向柱塞泵可靠性及其性能,研究轴向柱塞泵主要性能指标之一容积效率的可靠性分析方法. 对单个柱塞间隙瞬时泄漏流量进行全面分析,推导出缸体位于任一瞬时角处的柱塞泵泄漏流量和容积效率;结合随机摄动理论、四阶矩技术等建立了轴向柱塞泵容积效率可靠性及可靠性灵敏度分析方法,并用Monte Carlo方法验证了文中所提可靠度分析方法的准确性和合理性. 分析结果表明:液压轴向柱塞泵可靠度随缸体转角周期性波动,当柱塞通过上止点时其可靠度最低,柱塞个数为9时可靠度波动相对较大,但其整体可靠度水平高于8个柱塞;各运动副间隙中滑靴与斜盘和缸体与配流盘之间间隙对可靠度影响较大,柱塞与柱塞腔和滑靴与柱塞球铰接副之间间隙对可靠度影响相对较小. 本文所提方法为轴向柱塞泵在研发设计、工艺及质量控制等环节提供了理论参考.     

基于滑模观测器的永磁同步电机自整定调速系统

针对传统滑模观测器在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)动态变速与动态加载时调速系统超调过大,并且在估算反电动势中产生较大抖动问题,提出一种基于滑模观测器的永磁同步电机自整定调速方法。首先,采用Sigmoid函数代替常数切换函数,通过滑模观测器估计反电动势;然后,通过锁相环进行位置检测,从估计的反电动势中提取转子位置和速度信号;最后,经过速度观测值与给定值的比较,通过模糊PI实现参数自整定。仿真结果表明,与传统的滑模观测器方法相比,所提方法能够很好地消除抖动,其跟踪性、鲁棒性较大提高。