基于扩展干扰观测器的主动升沉补偿系统自适应鲁棒控制

针对不确定性及外部干扰下主动升沉补偿系统的非线性控制问题,提出一种基于扩展干扰观测器自适应鲁棒控制器。扩展状态观测器将外部扰动扩张成新的状态变量,利用输出反馈观测扩张的状态。基于反步法构建自适应控制器,结合拓展状态观测器处理系统方程存在的建模误差、外干扰、不确定性及参数不确定性。基于滑模控制方法,设计非线性滑模反馈律,从而提高系统在外部干扰下的鲁棒性能。最后,通过李雅普诺夫函数证明整个闭环系统的稳定性。基于升沉补偿电液伺服系统进行仿真实验,结果表明:所设计控制器在存在不确定性及外部干扰的情况下具有良好的控制精度及鲁棒性。     

电液力伺服系统自适应抗扰控制研究

考虑到电液伺服系统中存有各种非线性因素、不确定干扰以及参数时变,为了提高干扰下电液力伺服系统的控制精度,以电液伺服振动实验台作为控制对象,构建其非线性模型,同时使用参数自适应率对不定参数进行补偿,并在反演控制器中引入滑模控制以降低系统的干扰敏感性,利用Lyapunov理论保证闭环系统的全局稳定。对设计的控制器进行实验,模拟在有未知外部位置干扰下的力控制,提升系统的稳定性。实验结果证明,此控制方法能够有效地提升电液力伺服系统的抗干扰跟踪性能。     

匹配和不匹配干扰共存时电液伺服系统预设性能渐近跟踪控制

针对电液伺服系统匹配和不匹配干扰共存的特点,兼顾瞬态性能和稳态性能需求,提出一种新型高精度跟踪控制策略。以阀控电液位置伺服系统为例,建立了包含匹配和不匹配干扰的系统非线性数学模型,定义预设性能函数规划控制误差,基于规划后的转换误差设计反步控制器,并融合采用干扰上界估计的连续渐近控制技术处理匹配和不匹配干扰,获得了可预设的瞬态性能和渐近稳态性能,通过Lyapunov分析证明了稳定性。两种位置指令跟踪试验的结果表明,相比PID控制和反馈线性化控制,初始阶段跟踪精度提高超22.9%,相比仅引入预设性能函数的控制器,稳态跟踪精度提高超42.9%。     

基于干扰观测器的电液伺服系统反馈线性化滑模控制

为抑制电液伺服系统中各种非线性因素及不确定干扰,提出了基于输入输出反馈线性化的滑模控制与非线性干扰观测器相结合的控制策略以提高其位置控制跟踪精度。以电液振动台为试验对象,建立其非线性控制模型,利用李雅普诺夫稳定性理论保证了位置闭环系统的全局稳定性。利用MATLAB/Simulink对设计的控制器进行了仿真验证,结果验证了提出的控制器的可行性。为了模拟实际环境下存在不确定干扰,在位置电液系统基础上增加了电液加载系统,开展了试验研究。结果表明,该控制器能有效的提高干扰下电液伺服系统的位置跟踪性能。     

电液伺服闭式泵控系统位置前馈补偿控制研究

以电液伺服闭式泵控系统为研究对象,提高其位置控制精度及响应速度为目标,提出电液伺服闭式泵控系统位置前馈补偿控制算法。首先,对电液伺服闭式泵控系统数学模型进行推导,得出位置控制系统传递函数;其次,推导位置控制前馈补偿控制器,该控制器可依据系统运动轨迹变化实时补偿定量泵转速,实现系统高精度位置输出;最后,在电液伺服闭式泵控实验平台上,对系统的位置控制性能进行试验研究并给出定量分析。实验结果表明：前馈补偿控制器可大幅提高系统位置控制性能。研究成果将为电液伺服闭式泵控系统高精度位置控制奠定基础,对泵控技术的工程推广具有积极的意义。     

基于滑模自适应控制的电液位置伺服系统低速性能改善

在低速、超低速运行时,电液伺服系统受到以摩擦力为主的干扰力矩和参数不确定性等扰动,进而影响电液位置伺服系统的低速性能。该研究从低速平稳性和跟踪精度两个角度出发,分析了电液位置伺服系统低速性能的主要影响因素,提出了一种滑模自适应控制方法。并将该方法应用于某硅钢厂电液单辊CPC系统,进行了仿真。研究表明,在考虑系统非线性、扰动及参数不确定性的情况下,该研究的滑模自适应控制方法能够有效地抑制抖振并获得伺服系统的低速平稳、快速跟踪。     

基于动态逆模型的电液位置伺服系统复合控制

电液位置伺服系统是典型的非线性系统,且往往存在较强的外部干扰.正是由于系统非线性及不确定性,传统方法设计的闭环控制器往往不能满足系统的高性能需求.基于系统动态逆模型设计出复合控制器,包括前馈控制器和鲁棒控制器,分别用于提高系统的控制精度及鲁棒性,给出电液位置伺服系统鲁棒控制器的一般设计方法,并针对电液伺服系统的主要非线性参数,给出在线预估的自适应方法.最后给出复合控制器的验证实例,并对所建数学模型及参数预估方法进行验证,试验结果表明,所提出的基于动态逆模型的复合控制策略提高了系统控制精度,增强了系统抑制外干扰的能力,拓展了系统双十频宽.     

基于自适应模糊神经网络辨识的电液伺服系统L2增益设计

为克服电液伺服系统不确定性、非线性、估计误差和干扰等因素对系统稳定性和精度的影响，提出了基于自适应模糊神经网络辨识的电液伺服系统L2增益设计方法。用自适应模糊神经网络在线估计包括系统不确定性和非线性在内的未知动态特性，同时用增益自适应变结构补偿自适应模糊神经网络的估计误差，用系统L2增益设计方法抑制干扰对系统的影响，以期使系统对不确定性和非线性具有鲁棒性，而且从干扰到描述系统跟踪误差的评价函数的L2增益小于指定值。     

热轧立辊电液伺服系统的自适应模糊控制

以热轧立辊为研究背景,针对其液压伺服系统存在的非线性、参数不确定性以及负载干扰等特点,基于模糊基函数网络提出一种自适应控制方法.首先将非线性系统线性化并将其作为已知系统,利用这部分已知的动态特性设计反馈控制使标称系统稳定.然后利用模糊基函数网络仅学习非线性系统不确定性的上界,将输出作为补偿控制器的参数,并在Lyapunov稳定意义下构造自适应控制器,该自适应控制器不仅确保了闭环系统的鲁棒性而且加快了跟踪误差的收敛速度.将该控制器应用于某热轧立辊电液位置伺服系统中进行仿真研究,结果表明,该控制器优于传统的PID控制器,可以取得较好的控制效果.     

自适应神经元实现的直线永磁同步电机伺服系统的预见前馈补偿

介绍了高精度微进给直线永磁同步电机伺服系统的IP位置控制，提出了对该系统的最优预见前馈补偿，以提高系统的跟踪性能。为了能适应系统参数的变化，采用自适应神经元来实现预见前馈补偿，自适应神经元的输入向量为预见步数，权值为预见前馈系数，权值具有明确的物理意义，而且权的初始值不是随机数，而是系统在额定情况下算出的预见前馈系数，从而加快了神经元的调整速度，提高了系统的跟踪能力，仿真实验结果证明了所提出方案的有效性。     

阀控非对称缸非线性系统高精度位置跟踪鲁棒控制研究

针对阀控非对称缸电液位置伺服系统的非线性和不确定因素,采用试验方法建立了等效的线性不确定模型,并在理论线性化模型的基础上确定了抗负载干扰指标,设计了定量反馈(QFT)鲁棒控制器。在发现相位误差较大的情况下,采用零相差跟踪控制器代替前置滤波器,并用设计的零相移低通滤波器来抑制零相差跟踪控制器的高频增益。试验结果证明:改进后的定量反馈控制能够获得更高的曲线跟踪精度。     

New method to improve dynamic stiffness of electro-hydraulic servo systems

Most current researches working on improving stiffness focus on the application of control theories.But controller in closed-loop hydraulic control system takes effect only after the controlled position is deviated,so the control action is lagged.Thus dynamic performance against force disturbance and dynamic load stiffness can’t be improved evidently by advanced control algorithms.In this paper,the elementary principle of maintaining piston position unchanged under sudden external force load change by charging additional oil is analyzed.On this basis,the conception of raising dynamic stiffness of electro hydraulic position servo system by flow feedforward compensation is put forward.And a scheme using double servo valves to realize flow feedforward compensation is presented,in which another fast response servo valve is added to the regular electro hydraulic servo system and specially utilized to compensate the compressed oil volume caused by load impact in time.The two valves are arranged in parallel to control the cylinder jointly.Furthermore,the model of flow compensation is derived,by which the product of the amplitude and width of the valve’s pulse command signal can be calculated.And determination rules of the amplitude and width of pulse signal are concluded by analysis and simulations.Using the proposed scheme,simulations and experiments at different positions with different force changes are conducted.The simulation and experimental results show that the system dynamic performance against load force impact is largely improved with decreased maximal dynamic position deviation and shortened settling time.That is,system dynamic load stiffness is evidently raised.This paper proposes a new method which can effectively improve the dynamic stiffness of electro-hydraulic servo systems.     

基于DSP的AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统

在对AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统数学模型进行研究的基础上,针对直线电机位置伺服控制系统要求有较好的位置跟踪性能的特点,提出了基于对象模型的位置前馈跟踪控制策略。研制出了基于数字信号处理器DSP的直线电机位置伺服控制系统,即位置环为数字控制,由DSP完成,用于实现位置前馈跟踪控制算法和较高的位置控制精度。实验结果:仿真曲线和实验曲线基本吻合。     

液压机器人作动器建模及关节转角跟踪控制

针对液压四足机器人作动器伺服精度较差问题,分别推导电液伺服作动器在摆动相、刚性支撑相和弹性支撑相的等效模型,分析各作动器模型特点,提出比例内环自适应幅相控制外环的复合控制策略,应用比例控制器保证位置内环的稳定性,采用自适应幅相控制器进行幅值和相位补偿。通过机器人单腿测试平台进行控制策略验证,实验结果表明:所提控制策略可使系统幅值衰减小于2%,相位滞后小于4°,验证了此方法的有效性。     

含磁滞补偿的电液伺服系统预设性能跟踪控制

针对电液伺服系统普遍存在的参数不确定性、不确定非线性(磁滞、摩擦、外干扰等),提出一种基于自适应鲁棒控制的含磁滞补偿的预设性能跟踪控制策略。以阀控单出杆液压缸位置伺服系统为例,首先建立了含磁滞非线性的系统数学模型,然后通过定义预设性能函数,实现了对跟踪误差收敛速率、最大超调量和稳态精度的预先规划,基于规划后的转换误差设计了自适应鲁棒控制器,并提高了稳态和瞬态跟踪性能。仿真对比结果表明：该控制策略可以减小磁滞对系统跟踪精度的影响,提高跟踪误差的收敛速度,减小最大超调量,最终实现优良的跟踪性能。     

线性不确定性电液位置伺服系统的前馈补偿滑模鲁棒跟踪控制研究

针对线性不确定性系统的鲁棒跟踪控制问题,提出了一种前馈补偿滑模鲁棒跟踪控制方法,并证明了采用该方法所构成的闭环系统是李亚普诺夫意义下渐近稳定的,将该控制器设计方法应用于某结构疲劳试验机电液位置伺服控制系统,验证了所设计控制器的有效性。仿真和实时控制结果均证明：对存在不确定性的结构疲劳试验机电液位置伺服系统,应用该研究所提出的具有前馈补偿的滑模鲁棒跟踪控制器,能较有效地削弱常规VSC所固有的抖振现象,在不同的负载条件下跟踪不同频率的正弦信号均能获得良好的跟踪精度,控制器对系统的不确定性呈现较强的鲁棒性。     

力干扰下的电液位置系统自适应鲁棒控制

在建立整个电液位置伺服系统的非线性方程中，由于未考虑到外界的未知干扰和建模过程中参数的变化，即液压缸黏性阻尼系数、液压缸总泄漏系数、液压油弹性体积模量会随外负载、工作温度等不同条件发生变化，模型的准确性会受到影响。通过自适应的方法让相应的参数实时变化，提高整个系统的稳定性。通过干扰观测器补偿外界的未知状况，从而提高整个系统的鲁棒性。通过对设计的控制器进行试验，实现对干扰的抑制。试验结果显示，该控制器对电液位置伺服系统的鲁棒性有明显的提高。     

三阶线性自抗扰控制器的液压伺服流量控制

针对阀控液压马达系统受非线性复杂扰动导致流量输出不稳定的问题,提出一种基于三阶线性自抗扰控制器(LADRC)的液压伺服流量控制方法。基于高阶LADRC理论,提出将ADRC应用于非线性的液压伺服系统控制,分析并验证了跟踪微分器的跟踪误差前馈增益具有抑制系统超调的作用。采用跟踪误差前馈与扩张状态观测器扰动反馈相分离的办法,提出一种针对复杂非线性三阶被控系统的改进的三阶LADRC算法。最后验证了该算法对一类大范围复杂不确定性液压伺服系统具有较PID更强的扰动抑制能力。