6自由度液压机器人的自抗扰控制

为提高6自由度液压机器人电液驱动系统的控制性能,针对电液位置伺服系统的非线性和不确定性,建立了6自由度液压机器人后臂电液位置伺服系统的数学模型,提出了3阶自抗扰控制方案,通过对系统内扰和外扰进行估计和补偿,实现对位置的控制。仿真结果表明,所设计的自抗扰控制器不仅能满足系统对快速性和准确性的要求,而且还能有效抑制负载突变或未知扰动对系统性能的影响,与传统PID控制相比,其具有更强地鲁棒性和抗扰动能力,能满足6自由度液压机器人控制系统动态性能的基本要求。     

粒子群算法优化的液压球形关节自抗扰控制研究

以液压球形关节为研究对象,针对其多输入多输出、非线性和模型不确定性等特征,采用一种基于改进型粒子群算法(PSO)参数自整定的自抗扰控制器(ADRC)。分析ADRC各参数的意义和整定原则,采用改进的非线性动态方式更新PSO的惯性权重,并引入基于时间乘以绝对误差积分的优化准则(ITAE),运用改进型PSO在线自整定ADRC的参数。利用MATLAB/Simulink建立控制系统仿真模型,结果表明：与传统ADRC相比,经过改进型PSO参数优化的ADRC具有更好的控制性能,在α和β运动方向上超调量分别减小0.3、0.13 rad,调节时间分别缩短0.98、0.59 s。     

轧机液压APC系统的自抗扰控制研究

考虑到液压APC系统存在不确定负载干扰和未建模动态的特点,首先建立了液压APC系统的模型,将不确定性负载扰动和未建模动态视为一个综合扰动项,然后利用扩张状态观测器（ESO）对其进行观测和补偿,并基于自抗扰控制技术设计了一个不依赖于对象模型的控制器。仿真结果表明：该控制器不仅有效地抑制了不确定负载扰动对系统的影响,同时对受控对象模型参数的变化也具有较强的鲁棒性。     

基于线性自抗扰的并联液压系统同步控制北大核心

针对并联液压系统的强耦合、非线性、以及内外不确定性扰动造成同步性差的问题,提出基于线性自抗扰控制的同步控制策略。首先,基于流量连续性方程建立并联液压系统的压力与负载微分模型;然后,基于自抗扰控制理论,变换系统的状态空间方程,并将参数不确定性、扰动不确定性、模型不确定性等视作“总扰动”,设计了三阶线性自抗扰同步控制器;最后,在AMESim中搭建了并联液压系统模型,并导入MATLAB/Simulink模块,通过联合仿真验证了所提控制方法的有效性,进一步地与PID控制进行比较。结果表明,基于线性自抗扰的同步控制策略下的并联液压系统的同步精度高,鲁棒性强,为对并联液压系统同步性要求较高的重载工业工程提供了新的控制思路。     

异步电机调速系统的自抗扰控制研究

针对矢量控制系统存在的参数鲁棒性差的这一难点,基于自抗扰控制原理,提出了一种可以取代经典PID控制器用于异步电机调速的非线性自抗扰控制器.利用扩张状态观测器,自抗扰控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦.此外,上述控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗扰控制器的设计能够独立于异步电机的精确数学模型.仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗扰控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能.     

液压位置伺服系统的自抗扰控制

由于闪光对焊过程中液压伺服系统存在非线性、参数时变性和强干扰性等特点,传统PID控制在控制精度上难以满足要求。依据液压伺服系统的主要影响因素和工艺要求,设计了三阶非线性自抗扰控制器。建立了液压伺服系统的数学模型,利用AMESim和Matlab软件对液压系统进行联合仿真,并将仿真结果与采用PID控制器的仿真结果进行对比。结果表明:该控制器优于传统的PID控制器,满足了液压位置伺服系统的控制要求,具有很强鲁棒性和抗干扰能力。     

电液舵机的自抗扰控制研究

采用直驱式伺服控制的新型电液舵机系统具有非线性程度高、系统响应慢、易受外界负载扰动等特点,传统的PID控制器无法抵抗外界干扰,对大工况变化系统控制效果差。为克服传统PID控制器的缺点,安排了过渡过程,调节系统的响应过程以降低启停过程的动态冲击;设计了扩张状态观测器,估计补偿系统受到的水动力负载扰动;进一步通过非线性控制规律组合,增加了系统的响应速度。基于设计的自抗扰控制器,采用了MATLAB和AMESim联合仿真研究。与传统的PID控制器对比:运用自抗扰控制的电液舵机,启停过程更加平滑;控制特性不变的情况下系统抗干扰能力得到进一步增强。     

基于自抗扰控制的直驱电液伺服系统仿真研究

针对直驱式电液伺服系统中存在的非线性特性和外部扰动导致系统流量供给不平衡问题,基于自抗扰控制理论,提出一种基于三阶线性自抗扰控制的液压缸位置控制方法,实现直驱式电液伺服系统电机转速与液压缸位置的闭环控制。同时针对传统系统建模不精确导致控制效果差的问题,在理论分析的基础上,结合电液伺服系统的性能和实际工况,基于AMESim建立直驱式伺服液压系统仿真模型。通过建立AMESim和Simulink的联合仿真模型,验证控制器的有效性。结果表明：该控制策略可以有效消除由于流量供给不平衡导致的液压缸在换向运动时出现位移波动,液压缸位移的平均绝对百分比误差为4.4%,较好地实现位置跟踪。在外负载扰动的情况下,系统具有较强的抗干扰能力,从而保证系统的稳定性。     

电液位置伺服系统低阶自抗扰控制研究

电液位置伺服系统是一种时变非线性、外部扰动未知且数学模型复杂的高阶系统,对其采用的高阶自抗扰控制方法,需要整定参数较多,模型结构复杂,在实际工程应用中难以实现。针对这个问题,对电液位置伺服系统的一阶和二阶自抗扰控制(ADRC)性能进行研究,实现电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制。基于Simulink建立的电液位置伺服系统的低阶自抗扰控制系统,给定阶跃和正弦信号指令,并对系统施加一个负载扰动力,分析系统的响应速度、准确性和抗干扰能力。结果表明,一阶和二阶自抗扰控制都可以使电液位置伺服系统达到稳定状态,且二阶非线性自抗扰控制系统响应速度更快,控制精度高,鲁棒性更强。     

基于自抗扰控制的智能泵系统

传统的定量泵+溢流阀形式的恒压油源会造成功率浪费,因此出现了一种能够自动匹配负载流量、压力需求的智能泵.建立定排量变转速智能泵系统的数学模型并分析其特点,将自抗扰控制用于智能泵的转速、压力控制.利用AMESim和MATLAB联合仿真,将可变开度节流阀作为负载,验证转速、压力的控制效果.结果表明:带有自抗扰控制的智能泵系...     

基于改进差分进化算法的液压自抗扰控制器设计

液压伺服系统由于控制精度高、功率密度大受到广泛应用,但其自身在运行中存在较大的扰动和非线性,使其精确位置控制存在一定的难度。自抗扰控制器（ADRC）是一种新型的控制器,它对于强不确定性和非线性有较好的控制能力,但它是一个多参数非线性控制器,其优化设计的难度远远高于PID等传统控制器。提出一种改进差分进化算法,使用了一种新型的目标函数,并将其应用在液压伺服系统的自适应自抗扰控制器设计中。仿真实验结果证明：改进差分进化算法相比较于其他方法具有更强的全局搜索能力,设计的自抗扰控制器能更好地适应液压伺服控制的需要。     

基于扰动观测器的海洋绞车速度控制研究

缆绳收放速度的控制性能是评价海洋绞车的重要指标之一。针对海洋环境下负载扰动大,而常规闭式液压系统抑制能力不足的问题,提出构建扰动观测器进行补偿的控制策略,并采用AMESim软件进行仿真研究。理论分析和仿真结果均表明:该控制策略能较好地提高系统的抗干扰能力,增强系统在海洋环境应用的可靠性。     

基于模型线性自抗扰的PMLSM位置控制

永磁直线同步电机(PMLSM)由于受到摩擦力变化和外部扰动等不确定性的影响,降低了伺服系统的位置控制精度.针对该问题,提出了一种基于模型信息的线性自抗扰控制算法.将PMLSM运行过程中受到所有的不确定性归为未知总扰动,建立了简化的PMLSM伺服系统控制模型.设计了融合模型参数信息的模型线性扩张状态观测器和带有加速度前馈...     

基于扰动观测器的液压冗余直驱平台同步控制

针对液压冗余直驱运动平台,在考虑时变干扰和双缸耦合的情况下建立了非线性数学模型.为了提高机械强耦合的双缸间的同步性能,提出了基于扰动观测器的分级控制方法,该方法将控制设计分成扰动观测器设计、外环位置控制设计、力的控制分配设计以及内环力控制设计4个环节.首先针对作用于横梁的不确定性负载设计了非线性扰动观测器,然后根据横梁...     

基于液压驱动的清污机器人控制方法研究北大核心

针对水利设施中传统清污机清污效果较差的现状,设计一款液压驱动的清污机器人,用于拦污栅上污物的清理和拦污栅前污物的抓取。分析了清污机器人三自由度串联结构,采用几何法求解其运动学,得到各关节液压缸与末端位姿的非线性关系。根据清污机器人在清污过程中路径重复的特点,设计液压伺服驱动控制器。采用速度前馈控制方法,系统能够快速跟踪规划的轨迹;为减小位置误差,加入位置反馈控制方法。结果表明:所设计的清污机器人各个液压缸响应速度较快,位置精度较高。     

自抗扰控制在快刀伺服系统控制中的应用

为了提高微结构自由曲面光学元件超精密加工中快刀伺服系统的跟踪精度和抗干扰性,引入自抗扰控制器。通过对快刀伺服刀架进行建模分析,得到惯性环节和二阶振荡环节串联的等效模型。根据低阶自抗扰控制器控制高阶系统的理论,设计出二阶三维扩张状态观测器,可对来自各种干扰源未知扰动的观测结果做出实时估计和补偿。设计出自抗扰控制器,并给出了参数整定的规则。数字仿真实验表明:自抗扰控制器具有良好的控制品质,应用在快刀伺服系统中可以提高控制系统的跟踪性能和抗干扰性。     

PID控制在液黏传动调速起动控制系统中的应用

根据液黏传动调速起动的特点,建立起控制系统传递函数,运用PID控制对系统的响应特性进行分析,并对PID调节前后的起动速度曲线进行仿真分析。结果表明,加入PID调节后系统的输出转速能较好地跟踪设定值。