H型平台双环交叉耦合滑模同步控制

为提高H型平台双直线电机运动控制系统的抗干扰能力和同步运动性能,提出一种基于位置环和速度环双环偏差的交叉耦合滑模同步控制方法。采用交叉耦合算法建立双直线电机偏差（跟踪误差）的耦合关系,输出同步误差,并结合滑模控制器,实现跟踪误差与同步误差的同时收敛。基于仿真实验对比分析单位置环、单速度环和位置-速度双环3种交叉耦合结构的滑模控制在扰动输入后的位置跟踪性能和同步控制性能。仿真结果表明：位置-速度双环控制方的电机位置跟踪性能和同步控制性能较单位置环控制方法分别提升60.6%和51.95%,较单速度环控制方法分别提升85.0%和41.91%,为平台的同步性控制应用提供了参考。     

电火花成形机床双轴同步模型预测控制研究

为减少龙门式电火花成形机床双轴同步误差,以永磁交流同步伺服电机及滚珠丝杠为例建立了X轴的双轴进给系统模型;提出了动态矩阵控制算法,分别设计了与该算法相结合的并行同步控制策略、交叉耦合控制策略双轴同步控制器,通过与传统PID算法控制方案比较及Matlab仿真,最后选择同步误差更小的交叉耦合控制策略双轴同步控制器,并将该控制器同现场可编程门阵列硬件电路相结合,在Quartus环境下采用Modelsim和SignalTap分别进行仿真和调试,最终在双轴进给系统实验平台上实现了高精度的双轴同步控制。结果表明,该控制方案具有较好的双轴同步性能和抗干扰能力。     

多缸液压机的模糊自整定积分分离PID同步控制北大核心CSCD

为了减小多缸液压机对给定位移的跟踪误差和液压缸之间的同步误差,设计了相邻交叉耦合模糊自整定积分分离PID同步控制器。以液压阀的阀控电压为控制量,以活塞杆位移为输出量,建立了同步控制系统的动力学方程。选择相邻交叉耦合同步控制方案作为基础方案,将积分分离PID控制与模糊理论相结合,提出了模糊自整定积分分离PID控制方法。仿真结果表明:从超调量、调节时间、同步误差的角度讲,相邻交叉耦合同步控制的效果优于主从同步方案和同等同步方案,模糊自整定积分分离PID控制优于模糊PID控制。经3000 kN液压机控制实验验证,在最大负载为270.4 kN的情况下,液压机压制过程的超调量为3.2%,最大同步误差为0.17 mm,说明设计的控制器具有较好的同步控制效果。     

基于交叉耦合结构的轮廓控制器设计

针对工业控制中常出现的双轴伺服系统轮廓控制问题,在分析典型曲线轨迹轮廓误差的基础上,设计了一种具有位置闭环反馈和轴间协调控制器的交叉耦合控制(CCC)结构。通过CCC结构进行轮廓误差估计,利用轮廓误差分配系数把估计值补偿到各伺服轴上以实现精确轮廓控制,并给出了基于轮廓误差传递函数的稳定性分析。在X-Y双轴平台上进行实验,结果表明:与传统非耦合情况相比,交叉耦合控制结构下的轮廓误差在平均值,最大值和均方根值减小了63.01%,56.28%和62.07%。     

电液四缸位置伺服系统同步控制策略研究

电液多缸同步系统中存在大量非线性和不确定性,加大了精确同步控制的难度,因此,研究具有高性能的同步控制策略具有重要实际意义。针对四缸位置同步系统,提出一种基于相邻交叉耦合思想的自适应鲁棒控制策略,在单缸位置跟踪采用自适应鲁棒控制器的基础上,通过PID耦合控制器补偿相邻两缸之间的同步误差,从而实现四缸的精确同步。最后利用MATLAB/Simulink对所设计的四缸同步控制策略进行仿真分析。仿真结果显示：无偏载时,四缸最大稳态同步误差为0.05 mm,同步精度可达0.06%;存在偏载时,四缸最大稳态同步误差为-0.1 mm,同步精度下降了0.04%。由此可见,不论系统有无偏载,所设计的控制策略均保证了较高的同步精度,其有效性得以验证。     

双丝杠同步控制误差建模与仿真分析北大核心

为解决双丝杠进给系统同步控制误差过大的问题,建立了双丝杠进给系统的机电耦合仿真模型,并基于模糊控制与滑模控制理论,设计了单轴模糊滑模跟踪控制器,以减小滑模控制产生的抖振现象,同时提高单轴跟踪精度以及响应速度;为解决双丝杠运行时存在的参数不匹配和耦合问题,采用模糊PID交叉耦合控制算法进行两轴间的协调控制,以提高两轴同步性,减小同步误差;最后进行了MATLAB/Simulink建模与仿真分析,仿真结果表明,在理论上能够提高单丝杠的信号跟踪精度87.09%,并且减小双丝杠两轴之间的同步运动误差86.79%。     

基于反步法控制器的双缸液压系统同步运动控制研究

由于锻造液压机受到诸多内在、外在因素的影响,使得其双缸同步控制精度不满足工况需求。针对此问题,以传统双缸同步控制系统为研究对象,建立液压缸位置控制系统运动学模型,结合Lyapunov稳定性理论,设计反步法控制器,并且应用于并联同步控制结构中;分别搭建基于反步法控制器和PID控制器的双缸同步控制系统AMESim与Simulink联合仿真模型,并进行联合仿真。结果表明：与PID控制器相比,从阶跃响应方面看,反步法控制器最大同步误差减小了62.3%,调定时间减少了26.96%;从正弦跟踪能力方面看,反步法控制器滞后性显著降低,并且能够满足双缸同步控制要求。     

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。     

基于升沉补偿平台多缸同步的控制策略研究

为保证升沉补偿平台的上平台在6个液压缸运动过程中始终处于相对平稳状态,提出一种将广义预测控制与相邻交叉耦合控制相结合的控制策略,实现对平台6个液压缸的位置同步控制。采用广义预测控制作为每个液压伺服通道的位置控制器,加入相邻交叉耦合同步控制方式,使每个液压伺服通道的液压缸考虑与其相邻两通道液压缸之间的同步误差,获得新的控制量,对6个液压缸进行同步控制;利用MATLAB进行仿真。结果表明：系统响应速度快,具有较好的位置控制和同步控制性能;将基于广义预测控制的相邻交叉耦合同步控制方法应用于升沉补偿平台,简化了控制器结构,协调6个液压伺服通道,在一定程度上减小了负载扰动对平台稳定性的影响。     

一种进给伺服系统非线性PID交叉耦合控制

提高多轴伺服系统的轮廓跟随性能是现代计算机数控加工的重要应用之一。针对传统交叉耦合控制方法对自由曲线轨迹的轮廓跟踪精度较差以及传统PID控制系统抗扰性和鲁棒性较差的问题,提出一种基于自抗扰控制的交叉耦合轮廓误差补偿综合控制策略,该策略由用于位置环反馈控制和轮廓误差补偿的新型非线性PID (NLPID )、位置伺服控制器 TNP-ADRC 和基于NLPID的变增益交叉耦合控制器组成。在MATLAB/Simulink环境下对方波信号跟踪和标准圆轮廓加工过程中轮廓误差的变化情况进行仿真,仿真结果表明：与传统PID交叉耦合控制相比,该方法不仅能够有效提高系统的鲁棒性以及抗干扰能力,并且能够显著提高多轴运动控制系统的轮廓加工精度。     

基于滑模控制的H型运动平台改进型主从控制

由于H型运动平台两直线电机之间存在机械耦合及负载扰动不同等不确定因素,导致了双直线电机运动不同步的问题。因此,提出了一种基于积分反演自适应滑模(integral backstepping adaptive sliding mode control, IBASMC)与改进型主从控制相结合的控制方案。在单轴上,采用积分反演自适应滑模控制作为位置控制器,有效地减小了位置跟踪误差;在双轴上,采用了改进型主从控制,将其与普通的主从控制进行比较,显著地减小了双轴之间的同步误差。仿真结果证明,所设计的控制方法有效地提高了H型运动平台的跟踪精度、抗干扰能力和同步精度。     

数控强力旋压机的直线同步进给驱动控制

针对3D65CNC强力旋压机同步驱动过程中的两直线电机位置不同步的问题,采用变论域模糊PID控制方法对两永磁同步直线电机的位置误差进行补偿,设计了变论域模糊PID同步控制器。但单轴具有良好的伺服系统是双轴保持同步状态的重要前提,针对直线电机具有明显的非线性、不易对其进行精确的建模,采用无模型自适应控制和伪微分反馈(PDF)控制的方法对单轴直线电机进行控制。最后通过Simulink仿真证明该方案提高了同步控制的精度。     

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。     

冲压机床自动送料机构双电机同步控制技术研究

针对双电机同步驱动系统因电机特性、负载变化等因素引起的同步误差问题,对冲压机床自动送料机构双电机驱动系统进行研究.分析了电机的动态特性,找出影响同步控制的因素,为设计同步控制方案提供依据。提出一种基于单神经元PID控制策略,通过改变神经网络的权重系数对PID参数进行实时调节,以解决传统PID无法在线调整的问题。同时,在交叉耦合控制方法的基础上,以丝杠的进给速度、位置误差以及伺服电机的控制电流为控制指标进行仿真分析和实验。研究结果表明:与传统控制方法相比,所用方法能大幅提高两个电机的同步控制精度,有效减小丝杠之间的同步误差,抗干扰能力强,达到设计要求。     

基于积分分离PID神经元网络的电液位置同步控制算法

针对金属加工成形设备中电液位置同步控制系统的非线性、时变性所引起的跟踪性能差、动态响应慢以及同步控制精度低等问题,以阀控非对称缸系统为研究对象,根据电液伺服系统工作原理,建立双缸位置同步控制模型,提出了一种前馈校正的积分分离PID神经元网络控制算法,并设计了双缸位置同步控制器进行仿真分析。仿真结果表明:该方法的运用能有效抑制设备运行过程中负载变化、环境温度变化以及液压元件本身非线性等因素的干扰,双缸位置同步误差能控制在0. 1 mm以内,系统表现出良好的动态跟踪性能且调节时间短,较好地改善了传统控制方式的不足。     

冲压机床自动送料机构双电机同步控制技术研究（英文）

针对双电机同步驱动系统因电机特性、负载变化等因素引起的同步误差问题,对冲压机床自动送料机构双电机驱动系统进行研究.分析了电机的动态特性,找出影响同步控制的因素,为设计同步控制方案提供依据。提出一种基于单神经元PID控制策略,通过改变神经网络的权重系数对PID参数进行实时调节,以解决传统PID无法在线调整的问题。同时,在交叉耦合控制方法的基础上,以丝杠的进给速度、位置误差以及伺服电机的控制电流为控制指标进行仿真分析和实验。研究结果表明:与传统控制方法相比,所用方法能大幅提高两个电机的同步控制精度,有效减小丝杠之间的同步误差,抗干扰能力强,达到设计要求。     

液压同步模糊控制系统的设计与优化

针对静力压桩机液压系统非线性时变的特点,提出一种基于协调控制的同步控制策略,在两执行器分别进行位置PID控制的基础上,对同步误差采用模糊-PI控制策略.使用遗传算法优化位置PID控制器参数时,利用罚函数控制允许的系统超调量大小;对每个同步误差等级和误差变化率等级分别引入加权因子α和β,实现模糊规则的自动提取;应用遗传算法优化设计模糊规则提取的加权因子和模糊控制器的量化因子、比例因子.仿真结果表明,当静力压桩机控制对象参数变化±20%时,两执行器的同步误差可控制在±1.5mm之内.     

基于交叉耦合结构的同步控制器设计

为了提高单轴伺服系统的抗扰动能力和动态响应性能,基于现代控制算法设计了终端滑模-自适应模糊跟踪控制器。由于交叉耦合控制(CCC)结构可以实现轴间信息共享,故采用此结构提高镜像运动的两轴间的同步精度。利用Matlab/Simulink仿真平台,模拟了持续扰动作用下两轴跟踪正弦信号的同步运行过程,通过对比于传统PID控制器的响应曲线,证明了所提出的控制方法能够提高伺服轴的信号跟踪能力,更好地抑制扰动并减小同步误差。     

交叉耦合自适应神经元控制器在双轴运动位置伺服系统中的应用

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,设计了应用于双轴运动位置伺服系统中的交叉耦合自适应神经元控制器,该控制器无需对控制对象建模,具有自适应学习能力,并且结构简单,实时性好,其设计目的是有效减少轮廓加工误差,实验结果说明了控制的有效性。     

面向IC封装的龙门运动平台同步控制算法

基于永磁直线电机(PMLM)的龙门式运动平台广泛应用于芯片封装领域，但由于两PMLM间存在横梁机械耦合，因此较难实现系统的快速响应和精准同步。以龙门运动平台为研究对象，设计三环闭合控制回路后，提出一种基于模糊前馈的控制策略，同时辅以交叉耦合同步控制器，实现系统的快速同步性能。对传统PID同步控制和基于模糊前馈的同步控制算法进行对比分析，仿真结果表明：模糊前馈控制阶跃响应的上升时间为485 ms， 比传统PID控制缩短了65%；交叉耦合同步算法在保证定位精度的同时，使得系统具有良好的同步跟随性能和较强的抗干扰能力,基本满足芯片封装高速高精度的要求。