考虑摩擦伺服系统的补偿算法研究

针对摩擦非线性影响伺服系统动静态性能的问题,在典型伺服系统模型中引入LuGre摩擦模型,介绍了一种应用自适应神经网络补偿摩擦的控制算法。在负载转矩未知、模型包含不确定项、系统参数时变的情况下,利用神经网络对非线性项进行逼近,同时引入自适应的思想,利用反步法设计自适应控制器在线补偿神经逼近系统的估计误差。此外,通过Lyapunov稳定定理对控制系统进行分析,证明整体系统是渐进稳定的。仿真结果表明:该补偿方法能对伺服系统中摩擦进行有效抑制,保证系统的跟踪性能,并在负载扰动和系统参数时变情况下仍具有较强的鲁棒性。     

飞行模拟转台的反推滑模控制优化设计

研究存在参数摄动及非线性摩擦补偿的飞行模拟转台跟踪控制问题。利用自适应全局滑模变结构控制和反推控制,实现了伺服系统虚拟转速和位置跟踪控制,提出了飞行模拟转台的自适应反推全局滑模变结构控制方案,设计非线性干扰观测器对电机不确定非线性干扰进行观测,运用Lyapunov稳定性定理和Barbalat定理证明了系统的稳定性。采用一种改进的自适应粒子群算法在约束域中对控制器参数进行优化整定,仿真结果表明了所提方法的有效性。     

机电伺服系统非线性摩擦自适应补偿的研究

非线性摩擦是影响机电伺服系统控制性能的主要因素,尤其是在低速、速度换向等情况下,它往往会造成系统的跟踪误差、极限环等不良反应。在分析摩擦形成机理与特性的基础上,介绍了LuGre摩擦模型,通过李雅普诺夫稳定性分析方法,设计了基于LuGre模型的非线性摩擦自适应补偿算法,在线辨识出摩擦模型参数,构造一个双闭环状态观测器来估计摩擦状态变量,降低了由于非线性摩擦给机电伺服系统带来的不良影响。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。     

一类刚性负载双轴伺服系统的非线性观测器控制设计策略

提出了一种基于非线性观测器的命令滤波自适应反步控制（OCFABC）方法,以解决具有 LuGre 摩擦模型的双轴伺服系统中的位置跟踪和速度同步问题。观测器用于系统摩擦补偿。命令滤波器作用于虚拟控制信号,解决反步法中的计算爆炸问题,建立误差补偿方程,提高跟踪精度。此外,还设计了速度同步信号,以达到更好的系统同步效果。利用Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性。最后,通过仿真和试验结果证明了所设计方法的有效性和优越性。     

高精度位置伺服系统的鲁棒非线性摩擦补偿控制

对含非线性摩擦环节的位置伺服系统，提出一种基于Lyapunov直接法的非线性鲁棒控制算法，在非线性摩擦函数未知和系统参数时变的情况下，使跟踪误差趋于零，并以转台伺服系统为例进行数值仿真，结果表明该方法有效，且有很强的鲁棒性。     

控制受限的直流伺服系统非线性摩擦补偿

针对机电位置伺服系统实际运行时不可测摩擦状态和控制输入限制问题,设计了一种基于辅助系统的鲁棒饱和补偿跟踪策略。该控制策略将包含未知外摩擦状态项视为未知输入,构造不可测摩擦状态观测器。为了解决输入控制受限问题,基于辅助系统设计鲁棒饱和补偿控制器,把它考虑到自适应鲁棒控制器设计进行补偿。仿真和实验结果表明,该补偿策略提高了直流伺服系统的精度,为该类伺服系统高性能控制的分析与设计提供一种理论参考。     

一种自适应摩擦补偿方法研究

首先针对非线性摩擦对伺服系统建模的影响问题,通过适当的实验设计,得到了一组标称非线性摩擦模型以及系统模型参数。在此基础上,考虑到运行条件以及环境的变化,综合了基于模型参考自适应控制的摩擦补偿控制器。最后,对上述方法进行仿真研究,结果表明,利用该控制器提高了系统的控制性能。     

三轴飞行仿真转台自适应复合控制方法

针对三轴飞行仿真转台高精确度伺服系统中存在的由于系统模型参数变化,以及外部扰动、摩擦引起的不确定性和非线性,提出基于模型参考自适应的复合控制方案.该方案具有连续自适应、离散自适应和复合控制方法的优势,通过自适应增益的调整及数字前馈控制的引入,能够消除内外部干扰产生的误差,保证系统在宽频带范围内的跟踪性能和控制精确度.实...     

基于修正LuGre模型的反步自适应摩擦补偿控制

LuGre模型是一种常用的对伺服系统进行动态摩擦建模和补偿的模型。基于一种改进的LuGre模型,建立了伺服系统模型;利用反步自适应控制算法得到系统控制律,并构造Lyapunov函数证明了系统的稳定性;将控制结果方面与传统的前馈PID固定摩擦补偿算法进行比较。仿真结果表明该方法能有效降低摩擦因素的不利影响,且比传统的控制算法具有更高的跟踪精度。     

基于摩擦补偿的永磁球形电机自适应模糊控制

针对摩擦可能引起永磁球形电机控制系统品质恶化的问题,提出樽糊逼近的摩擦补偿自适应控制方案.首先,通过卡尔丹角(Carden)旋转,建立考虑摩擦项的转子动力学模型,分别基于已知模型和名义模型设计控制方案.基于名义模型的控制方案采用改进的模糊补偿自适应控制器分别补偿摩擦项以及系统不确定性因素,以减少模糊规则的数目,控制律参数基于李亚普诺夫稳定性理论自适应调节,控制方案保证了闭环系统的稳定性.仿真试验结果表明,该控制方案能有效实现对摩擦项等不确定信号的补偿,从而提高球形电机的跟踪控制性能.     

基于摩擦补偿的伺服转台自抗扰控制策略研究

摩擦非线性扰动是影响伺服跟踪系统控制性能的主要因素之一。为提高转台伺服系统的跟踪性能,提出了一种基于Elastoplastic摩擦模型的改进自抗扰控制方法。首先,建立了转台伺服系统的状态空间模型;其次,采用Elastoplastic摩擦模型描述系统中的非线性摩擦扰动,并用遗传算法辨识了模型参数;最后,基于辨识获得的Elastoplastic摩擦模型,将位置误差和速度误差作为不同的参数分别应用到扩张状态观测器,设计了一种改进型自抗扰控制器。未引入摩擦补偿时的速度跟踪误差平均值约为0.0024 rad/s,而加入补偿后的速度跟踪误差平均值减少为0.00147 rad/s。仿真和实验结果表明,本文提出的控制方案能够提高转台伺服系统的跟踪性能,验证了所提出控制方法的有效性和鲁棒性。     

永磁直线同步电机的鲁棒自适应神经网络控制

针对永磁直线同步电动机的端部效应和非线性摩擦问题,采用一种鲁棒自适应神经网络控制方法,实现了永磁直线电机的跟踪控制.所设计的控制器包含两个部分:一部分是自适应神经网络控制器,用来逼近理想控制器,该神经网络的输入为滑模切换函数;另一部分是鲁棒控制器,用来消除逼近误差.通过李亚普诺夫稳定性定理验证了所设计的控制器能够保证控...     

改进LuGre模型的挖掘机器人摩擦补偿控制

非线性摩擦会降低挖掘机器人电液伺服系统的动静态性能,引起轨迹爬行、平峰和稳态误差等现象。经典LuGre摩擦模型仅与速度有关,内部鬃毛状态变量无法准确测量,无法全面描述复杂的挖掘机器人电液伺服系统摩擦特性。本文综合考虑电液伺服系统位置、速度和方向等信息,设计了一种改进的LuGre摩擦模型,同时引入速度阈值解决了弹性鬃毛平均变形状态观测器不稳定问题。其次,为了解决传统优化算法陷入局部最优解、收敛速度慢等问题,通过引入惯性权重、异步变化和精英突变操作改进基本粒子群优化算法,以精准快速辨识出改进LuGre摩擦模型中的6个未知参数。最后,结合辨识出的摩擦模型,基于结构不变性原理设计前馈摩擦补偿控制器,并在23吨挖掘机器人进行了正弦和三角波不同工况下的轨迹跟踪实验。实验结果表明,传统的比例积分微分控制器跟踪误差最大,三角轨迹最大跟踪误差达到了29.68 mm,基于改进LuGre模型设计的前馈摩擦补偿控制器仅为9.70 mm,误差减小了67.31%,基于改进LuGre模型设计的前馈摩擦补偿控制器可以有效提升挖掘机器人的轨迹跟踪精度。     

硬盘磁头快速精确定位伺服控制系统的设计

针对以音圈电机作为伺服机构的硬盘磁头定位伺服系统的性能要求,设计了一个参数化的控制器并进行仿真和实验研究。在控制设计中,采用一种复合非线性反馈(CNF)控制技术,以提高控制系统的瞬态性能,达到快速的响应和低超调;通过设计一个降阶观测器对伺服系统中的未知扰动进行估计及补偿,消除扰动可能带来的稳态跟踪误差。仿真和实验结果表明硬盘磁头可以实现对目标磁道快速准确的定位。参数化设计的伺服控制器具有通用性,可推广应用到其他伺服系统。     

无刷直流电动机二阶离散平滑滤波器位置伺服控制

A novel position servo controller for a brushless DC motor was designed based on the improved second discrete smooth trajectory filter. The output of the filter is suitable for the feed-forward control for the servo system, especially for the second order system, which guarantees minimum time response and smooth trajectory tracking. Based on the second order model of the Brushless DC motor, the cascade servo control of the brushless DC motor was implemented upon the second discrete filter algorithm. The outer-loop of the whole control system was realized by the second discrete filter, and the inner-loop used the traditional PI current controller. It has the integrative merits of linear and nonlinear control methods. Moreover, a load torque observer was advanced to enhance the anti-disturb ability of the servo system when the brushless DC motor running with the motor parameters change and/or external load variation. The proposed control method can obtain the excellent position tracking performance and a good speed response ability. Simulation and experiment results show that the control scheme is valid and effective.     

采用复合控制的直流力矩电机摩擦补偿

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动,为提高转台位置跟踪精确度,采用复合控制方法进行摩擦补偿研究.在转台直流电机系统中,电机模型采用简化的二阶线性直流电机模型,摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的动态摩擦模型.补偿方法包含一个参数自适应律和CMAC神经网络,用于估计未知模型参数、辨识位置周期摩擦扰动并给与补偿.仿真结果表明,复合控制补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪,提高了转台位置跟踪精确度.     

一种具有参数不确定性的直流电机系统鲁棒自适应摩擦补偿方法

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和电机参数不确定性，为提高转台摇摆状态位置跟踪精度，提出了一种新的鲁棒自适应补偿控制器。电机中摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的LuGre动态摩擦模型。该控制器包含一个参数自适应律和等效PID控制律来估计未知LuGre模型参数和电机参数并给与补偿。最后Lyapunov方法和仿真结果证明该鲁棒自适应补偿控制器保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪，提高了转台摇摆跟踪精度。     

高精度定位系统的摩擦力自适应前馈补偿

为了有效抑制机电系统摩擦力等外部扰动对系统动态性能的影响,针对直驱伺服系统中往复定位存在的摩擦力,提出了一种基于自适应前馈控制器的摩擦力补偿策略,此方法能够有效利用参考模型与被控对象的位置跟踪误差等信息,在线实时确定自适应控制率,在保证系统稳定的条件下,能够有效克服系统摩擦力及模型慢时变等引起的系统动态性能异常。针对直驱伺服系统建立其数学模型,根据数学模型确定自适应补偿环节的数学形式,并利用Lyapunov函数证明了自适应控制率的稳定性。最后通过试验表明,在跟踪正弦位置指令时,基于自适应前馈补偿的方法动态跟踪误差的均方根值为4.8μm,与PID无摩擦补偿控制方法相比,提高了47.3%,与传统模型参考自适应控制方法相比,提高了17.9%。综上所述,所提方法可以有效抑制系统摩擦力干扰,提高系统动态跟踪精度。     

基于命令滤波反步法的双电机离散同步控制

针对双电机伺服系统同步控制精度问题,在命令滤波的基础上设计离散跟踪与同步控制方案。通过建立双电机系统离散动力学方程,降低了命令滤波器反步法设计过程中的计算难度,还能同时处理虚拟控制信号。在控制器设计中定义补偿信号消除误差,进而提高跟踪性能。结果表明,神经网络可以高效处理电机运行中轴转矩或齿隙等带来的非线性扰动。最终通过Lyapunov分析控制方法的稳定性,结果表明双电机伺服系统在该控制器作用下具有良好的跟踪及同步性能。     

一种补偿动态摩擦的自适应模糊控制方法

机械系统的摩擦力精确数学模型很难建立，一直是人们所关注的问题。文中针对小型DC电机采用自适应模糊系统在线逼近摩擦模型并将辨识结果作为PD算法的补偿项。在控制方法上，文中采用了基于自适应模糊补偿的PD控制器．在系统证明上，从李雅普诺夫函数中导出了自适应参数并且分析了闭环系统跟踪误差的有界性。在算法实现上，利用Mauab对文中的方法及证明的有效性进行了验证。文中的方法也可应用到其它机械系统的摩擦补偿建模与控制上，如机器人系统。