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。     

大粘滞摩擦因数的永磁伺服系统自适应反步控制

对于粘滞摩擦系数大的永磁伺服系统,传统的自适应反步控制会导致参数辨识结果波动较大、不易稳定、转速跟踪性能较差。设计了一种实时辨识粘滞摩擦因数的自适应反步控制器,同时对转动惯量、负载转矩和粘滞摩擦因数进行辨识,提高了对粘滞摩擦因数较大系统的转速跟踪性能和转动惯量及负载转矩辨识精度。所提方法结构简单、易于实现,在d SPACE公司的DS1103系统试验平台上对其进行了试验验证,试验结果表明了所提方法的正确性和有效性。     

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。     

SMPMSM 系统的无模型反步控制

电动汽车永磁同步电机(PMSM)驱动系统的参数不确定性以及逆变器非线性,将引起电机转速鲁棒性降低,导致电动 汽车速度剧烈波动。 为了提升电动汽车永磁同步电机驱动系统的快速响应性能和鲁棒性,提出了基于无模型的自适应反步控 制(MF-ABC)。 根据无模型控制的代数估计方法,建立超局部模型干扰估计器,再基于自适应反步控制框架,组建适合 PMSM 驱动系统高可靠性运行的 MF-ABC 控制。 研究结果表明,所提出的控制器能够观测、估计和消除各种不确定性,包括系统未建 模动态和外部干扰。 MF-ABC 估计出的干扰值可以用来描述干扰和分析误差。 所提出的方案实时的提升算法计算效益,实现 矢量控制的 PMSM 驱动系统 MTPA 模式高性能稳健运行的研究目标。 通过 dSPACE 台架测试,证实提出的 MF-ABC 和传统反 步控制相比实现了 PMSM 抗转矩干扰能力提升 22%,阶跃响应的快速性提升 0. 02 s。 实验结果证明,MF-ABC 具有强抗干扰性 和响应快速性。     

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。     

基于模糊反步自适应算法的飞机发电控制研究

随着多电化和全电化趋势的发展,飞机电气与电子设备大量增加,恒频系统已不能满足飞机用电需求。飞机供电体制需要由恒频系统向变频系统转变,而变频发电机是变频系统中尤为重要的设备。传统的PID控制采用固定参数,无法很好地在宽变频发电系统中工作,因此提出了基于模糊反步自适应控制算法的控制参数修正方法以提高调压系统适应性。结合三级式发电系统数学模型,设计了调压系统中不确定参数的自适应律分析方法,并建立了基于该算法的调压系统仿真模型。通过仿真验证了模糊反步自适应控制可以有效抑制工作条件变化对调压系统造成的影响,增强调压系统的稳定性和调节性能,为飞机发电机控制器的设计提供理论支持。     

考虑模型不确定性的基于分解控制直流电机系统的摩擦补偿方法

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波动力矩，为提高转台摇摆状态位置跟踪精度，该文基于分解控制的设计方法提出了一种新的鲁棒自适应摩擦补偿方法。该设计具有积分形式的自适应补偿器来补偿常值的可参数化的摩擦模型不确定性，而设计鲁棒补偿器来补偿不可参数化的摩擦模型不确定性。最后综合两种补偿器形成完整的补偿控制律。Lyapunov方法证明了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪性能，仿真结果证实了该补偿方法对高精度运动曲线跟踪的有效性。     

基于自适应摩擦补偿的复合非线性轨迹跟踪控制

伺服系统中存在的非线性摩擦环节,往往会使系统的性能受到影响。针对电机伺服系统,设计了一个复合非线性轨迹跟踪控制器,并通过降阶扩展状态观测器对未测量的速度和未知扰动进行估计。为了消除摩擦力带来的不良影响,在轨迹跟踪控制的基础上,加入了自适应摩擦补偿环节。先通过MATLAB进行了仿真分析,后将该方案应用于直流电机伺服系统进行试验验证。仿真与试验结果表明,该自适应补偿方案能有效抑制摩擦产生的不利影响,实现被控系统对目标轨迹快速准确的跟踪。     

改进LuGre模型的电磁直线执行器自适应鲁棒控制

为提升电磁直线执行器在动态摩擦力下的跟踪性能与干扰抑制性能,提出基于改进LuGre模型的电磁直线执行器自适应鲁棒控制方法。建立考虑改进LuGre动态摩擦力的高功率密度电磁直线执行器动力学模型,通过非线性观测器来估计动态摩擦模型的不可测内部状态,参数自适应用于减少参数不确定性的影响,设计结合摩擦补偿自适应控制律、稳定反馈和鲁棒控制的自适应鲁棒控制方法,并证明该方法的稳定性;基于皮尔逊相关系数研究控制参数对性能的影响规律,对比分析不同控制算法下电磁直线执行器的运动控制性能以及抗干扰能力。仿真与试验结果表明：非线性增益k_s1与k_s2是影响控制性能的关键参数,提出的自适应鲁棒控制方法与鲁棒控制以及PID控制相比,在提升控制精确度前提下,响应迅速,能够有效克服非线性摩擦力、系统参数不确定性和外界扰动的影响。     

基于摩擦模型的超声波电动机速度控制

对超声波电动机使用PID控制方案时,首先要对系统的摩擦环节进行补偿,建立一个整体超声波电动机模型控制方案,然后再结合PID控制器进行控制。使用Z-N法得到了控制器的三个控制参数,实现基于LuGre摩擦模型的超声波电动机模型控制,通过仿真实验验证对比,证明了对超声波电动机摩擦补偿后使用PID控制算法的可行性和有效性。     

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.     

永磁同步电动机的速度自适应反推控制

针对高精度的伺服系统,考虑永磁同步电动机实际运行过程中,电机的定子电阻、粘滞磨擦系数及负载转矩的变化,必然影响到系统的伺服精度。因此,提出了自适应与反推控制相结合的控制策略,通过推导,它不但能够实现永磁同步电动机系统的完全解耦,并且能够有效抑制系统参数变化对系统速度跟踪伺服性能的影响,使系统具有很强的鲁棒性。通过仿真,验证了自适应反推控制策略的有效性和可行性。     

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...     

基于摩擦补偿的直流伺服系统变增益自抗扰控制器

针对摩擦非线性影响直流伺服系统控制性能的问题,提出了一种基于LuGre模型的变增益自抗扰控制(VGADRC)方法。建立了含LuGre模型的直流伺服系统微分方程模型。基于该模型设计摩擦补偿与自抗扰控制(ADRC)相结合的复合控制器。该控制器在不增大观测器增益的前提下,利用LuGre模型前馈补偿系统中的摩擦非线性,同时减小量测噪声对系统的影响。此外,为抑制传统线性扩张状态观测器(LESO)初始时刻引起的峰值问题,采用三阶变增益线性扩张状态观测器(VGLESO)对系统中的总扰动进行估计。最后仿真结果表明,采用所提控制方案能有效提高系统的低速跟踪性能和动态性能。     

基于自适应反步法的感应电机效率优化控制

电机的最小输入功率法是一种有效的效率优化方法,该方法是在保证电动机输出性能不变的前提下,尽可能地降低电机的功率,从而提高电机的稳态运行效率。因此,设计了一种基于自适应反步控制器的效率优化控制方案,使其误差系统在原点隐定。仿真结果表明,在轻载情况下该方案不仅具有良好的转速跟踪效果,而且提高了稳态运行效率。     

发电机的浸入与不变自适应反步鲁棒励磁控制器

针对含有不确定参数的发电机励磁控制系统,设计了一种新型的自适应反步鲁棒励磁控制器。在设计过程中,基于反步法逐步进行控制器的设计,并引入非线性阻尼算法来减小反步法的"计算膨胀"问题,有效地增强了控制器的鲁棒性。接着介绍了应用浸入与不变自适应控制设计阻尼系数的自适应估计律。通过MATLAB软件进行仿真研究,验证了该算法的有效性和优越性。     

静态无功补偿器鲁棒控制的一种新自适应逆推方法

针对一般的参数反馈型非线性系统提出了一种扩展自适应逆推方法。该方法不仅保留系统的非线性特性和对未知参数的实时在线估计,而且突破了经典的确定性等价性原理。将该方法应用到含有未知参数带有静态无功补偿器 (SVC)的单机无穷大系统。将这种新自适应机制引入电力系统,得到了带有SVC单机无穷大系统的自适应控制律。仿真结果表明,该方法在提高系统稳定性和参数估计方面优于传统的逆推方法,为工程应用提供了一种有效的选择。另外, 该文中的算法可以应用到其他控制系统。