加工中心龙门磁悬浮高度的滑模控制

针对龙门加工中心中的移动横梁,提出了采用磁悬浮技术,实现无摩擦驱动的新型控制方案。根据所建立的横梁磁悬浮系统的数学模型,应用基于微分几何的反馈线性化方法将非线性的电磁悬浮系统转化为线性系统,然后利用积分滑模控制器来对整个系统进行鲁棒控制。仿真研究结果表明,与传统控制方法相比,系统具有很强的抗扰性和较高的刚度,横梁能够实现无摩擦稳定悬浮。     

加工中心龙门磁悬浮高度的滑模-H_∞控制

针对龙门数控加工中心中移动横梁的悬浮高度进行了研究。在龙门移动式数控机床中,可采用磁浮技术悬浮横梁消除摩擦提高加工精度。为保持悬浮系统的稳定性和精确性,提出了自适应积分滑模控制器并结合鲁棒H∞控制理论的控制方案。针对系统参数摄动和未建模动态设计了积分滑模变结构控制器;为降低滑模控制器抖振的发生,采用自适应控制对控制律的不确定值进行估测;考虑到刀具切削部件引起的系统质量变化以及外力干扰等对系统的影响,在控制中结合了H∞的控制理论,以增加系统的鲁棒性。仿真研究结果表明,此控制器具有很强的抑制扰动的能力和高刚度,可以实现稳定悬浮。     

衔铁倾斜对磁悬浮隔振器电磁力影响研究

磁悬浮主动隔振器通过调节电流来控制电磁力.由于衔铁支撑刚度的不足导致隔振器的衔铁发生倾斜而影响电磁力的大小,从而对隔振系统的控制精度也会产生很大的影响.应用衔铁倾斜对电磁力影响的原理,采用ANSYS分析了衔铁倾斜对磁通密度的影响.     

基于混合算法的磁悬浮隔振器模型辨识与验证

针对磁悬浮隔振器动态电磁力模型存在非线性及磁滞且很难建立其精确模型的问题,提出了基于BP算法、改进遗传（MGA）算法的混合算法的BP神经网络的模型辨识方法,建立了磁悬浮隔振器动态电磁力气隙电流关系的模型。结果表明,基于混合训练算法辨识得到的模型具有更高的精度,能够满足磁悬浮隔振器动态电磁力模型辨识需求。最后,搭建了磁悬浮隔振实验平台,建立控制模型,并验证了辨识模型的有效性。     

磁悬浮隔振器参考信号提取研究

用基于滤波x-LMS算法的控制律在自行研制的磁悬浮隔振器上进行振动主动控制实验,当选取激振模块信号发生器的输出信号作为参考信号时,难以避免主动控制施加后的声反馈的影响,而且无法在大型动力设备负载情况下提取参考信号。针对以上参考信号问题,提出了三种解决方案,并就其中的＂参考信号拾取法＂和＂滤波-U算法＂进行了分析和实验研究,实验结果表明这两种方法都具有较好的隔振效果,且更符合磁悬浮隔振器的实际工作情况。     

磁悬浮精密隔振器结构设计及控制算法研究

针对半主动隔振器存在精度不高、频带较窄等问题,设计了一种由永磁铁和电磁铁组成的混合磁悬浮隔振器结构,建立了动力学数学模型。根据控制精度和要求,提出一种改进型的双闭环控制策略,即采用改进型遗传算法对外环的自抗扰控制器(ADRC)参数进行优化,采用模糊神经网络对内环的PID控制器参数进行实时整定。通过MATLAB仿真比较,结果表明,采用优化控制算法后,系统超调量将小于1%,隔振器各参数稳定时间缩短了1.5 s左右。可见,改进后的控制算法具有较快的收敛速度,从而使混合磁悬浮隔振器具有更好的隔振性能。     

磁悬浮系统的变速趋近律滑模控制

为了抑制常规滑模控制在磁悬浮系统控制中的抖振问题,应用一种变速趋近律方法设计磁悬浮系统滑模控制器.控制器将系统的状态范数引入滑模控制律,以自动调整变结构切换控制项的增益,控制信号抖振幅值能够逐步衰减,并引导系统渐近稳定到原点;利用Lyapunov稳定性理论验证了系统的稳定性,并给出了控制器参数设计的依据;仿真实验结果表明,基于变速趋近律的磁悬浮系统滑模控制策略具有良好的动、静态性能和较强的鲁棒性.     

分散滑模控制理论在自主式潜水器（AUV）控制中的应用

对自主式潜水器（ＡＵＶ）水动力模型进行了近似处理，利用改进的变结构滑模控制方法设计了ＡＵＶ控制系统，仿真表明模型处理合理，控制系统能克服模型强耦合和严重非线性，效果好，且系统鲁棒性强。     

主动磁悬浮轴承的鲁棒反演滑模控制

根据主动磁悬浮轴承转子位置高性能控制要求,将反演控制方法与滑模控制方法相结合。针对数学模型设计反演控制器,外界扰动和参数摄动等不确定部分通过滑模控制器来补偿。系统仿真实验表明,鲁棒反演滑模控制系统响应速度更快,具有更好的动态性能和稳态性能。     

干摩擦隔振器隔振特性的研究

系统推导了干摩擦隔振器的力学模型,对干摩擦隔振器进行了原理分析及模型建立,并对所建立的模型进行数值仿真计算,获得了其隔振特性。该结果为实际舰船主动力机械的减振隔振提供了理论基础。     

动力机组双层隔振系统新型隔振器设计及研究

针对某动力总成双层隔振系统,建立了将试验台的机组及构架均视为柔体的双层隔振系统仿真模型,通过模态测试验证了模型的准确性,分析了隔振器三向刚度变化对系统隔振特性的影响;基于Mooney-Rivlin模型,分析了不同开槽角度及宽度对橡胶隔振器三向刚度的影响,完成了新型隔振器设计。通过振动测试实验验证了新型隔振器对系统隔振性能的提升效果。研究表明:隔振器水平刚度变化对系统隔振性能影响不大,水平刚度降低主要引起系统振动速度及传递力响应在低频段的移频,对高频段基本没有影响;降低隔振器垂向刚度虽会在一定程度上增大系统低频段(对应机组启停工况)的振动烈度,但能够有效地降低系统中、高频段(对应机组正常运行工况)的传递力。     

移动机器人的准滑模控制研究

基于滑模变结构控制理论,针对移动机器人这类非完整系统,提出了一种准滑模控制方法.该方法利用李雅普洛夫函数和指数趋近律方法,设计移动机器人的控制律,结合准滑模方法,使用饱和函数代替符号函数,以降低因采用滑模变结构控制方法而产生的抖振.运用所提出的方法设计了轮式移动机器人的控制系统并进行了仿真,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性,并且能够有效地降低系统的抖振.     

磁悬浮控制力矩陀螺高速转子的高精度位置控制

在受到陀螺效应、动框架效应等影响后产生的磁力非线性问题是磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)高速转子位置精度下降的主要因素。为解决以上问题,提高转子位置精度,本文分析了转子所受磁力的特性,建立了转子系统非线性动力学模型,提出了神经网络滑模控制方法。设计滑模控制律,采用径向基函数神经网络逼近控制律中的非线性模型,自适应算法根据误差在线调整神经网络的权值,同时可以保证整个系统的稳定性。仿真和实验结果表明,所提出方法的转子位置精度达到99%,稳态误差为0.000 2 mm。神经网络滑模控制可以实现MSCMG转子系统的高精度位置控制。     

机器人关节滑模变结构的位置控制

为了使机器人关节有良好的静态特性,并具有一定的抗干扰能力,提出了一种由力矩电机和谐波减速机组成的机器人关节,采用指数趋近律的滑模变结构和模糊自适应滑模控制对机器人关节进行了位置控制,通过对机器人单关节Simulink建模仿真比较,结果表明,模糊自适应滑模控制大大减轻了指数趋近律滑模控制的抖振问题,其稳态精度达到了9×10-5rad;且与PID控制相比较,其响应速度快;在受高斯扰动时,采用模糊自适应滑模控制的关节发生的角度偏差整整比PID控制小10倍。仿真结果表明,滑模控制在机器人关节控制中精度高,响应速度快,具有一定的鲁棒性能。     

数控机床用磁悬浮系统非线性时变滑模变结构控制

为实现数控机床横梁磁悬浮系统悬浮气隙的精确控制,采用了非线性时变滑模变结构控制策略。首先,通过设计一种带有指数项的滑模面,使系统在任意初始状态下的状态变量都直接处于系统的滑模面上,实现对参数摄动和外部干扰的全局鲁棒性;然后,在此基础上设计了一种时变滑模控制器,并通过李亚普诺夫定理证明了该控制律的稳定性。仿真实验结果表明,非线性时变滑模变结构控制方法在保证系统全局稳定的前提下提高了滑模面的收敛速度,有效地削弱了抖振。     

磁悬浮系统的积分滑模自抗扰控制

针对磁悬浮系统存在着非线性、时滞和易受到其它不确定性因素干扰的问题,首先建立了单自由度的磁悬浮系统模型,提出一种基于积分滑模自抗扰的位置控制算法。算法利用扩张状态观测器对悬浮球的位置和未知干扰进行估计,再将估计的位置信息和干扰项用于控制的反馈和控制量的补偿。将积分滑模控制引入到非线性状态误差反馈控制律中,设计了积分滑模自抗扰控制器,并根据Lyapunov理论对控制系统的稳定性进行了证明。仿真结果表明,所设计的积分滑模ADRC控制器实现了对磁悬浮球的位置控制,对系统存在的内外扰动和不确定性具有较强的鲁棒性,同时能对设定位置信息进行跟踪,并有较好的动态特性。     

遗传神经网络滑模控制在交流伺服控制中的应用研究

基于永磁同步电机(PMSM)的交流伺服系统能够有效提高机床加工能力,但是PMSM具有时变非线性,很难建立它的精确数学模型,因此采用传统PID控制器难以得到期望的控制效果。为保证控制精度,研究了一种遗传神经网络-滑模变结构矢量控制交流伺服系统。该控制系统采用id=0矢量控制策略,应用滑模控制器来准确跟踪伺服位置指令,并在速度环利用径向基神经网络(RBF)来优化滑模控制律以改善与消除滑模抖振;同时为了提高RBF工作效率,采用改进遗传算法(GA)离线优化RBF初始结构。通过dSPACE半实物仿真平台对PMSM进行实验测试,结果表明,所设计的遗传-RBF网络-滑模控制器能够在外界干扰下稳定工作,精确跟踪伺服位置指令,并且控制性能比只采用滑模控制好。     

直流无刷电机的模糊滑模变结构控制

直流无刷电机的位置控制回路的特性由于其参数会随着输入信号的不同而发生变化,传统的PID控制就不能很好地适应此电机系统。本文提出用滑模变结构控制结合模糊控制法则来对电机的位置进行控制,仿真表明在受到扰动和当电机参数不是非常清晰的情况下仍能有较强的适应性。     

液阻橡胶隔振器在汽车隔振系统上的应用研究

为了解决发动机扭矩激励带来的振动噪音及路面激励带来的胎噪等问题,进而提高汽车的噪声、振动和声振粗糙度(noise,vibration and harshness,NVH)性能,将隔振系统应用在汽车的动力总成系统和行驶系统之中。对隔振系统的结构性差异进行了研究,利用仿真力学分析软件Analysis作为平台,对比分析了普通橡胶隔振器与液阻橡胶隔振器的性能特点,以振动加速度作为主要评价因子,选择了两款常见车型进行了对比测试。结果表明,液阻橡胶隔振器在受到不平路面激励时对衰减方向盘扭振的效果要优于普通橡胶隔振器,两种车型的振动加速度峰值分别下降了62%和28%;液阻橡胶隔振器具有更好的动刚度特性、阻尼角特性和振动加速度特性。     

滑模变结构在工业缝纫机伺服控制系统中的应用

工业缝纫机BLDCM伺服控制系统是一个滞后、时变、非线性的系统,控制系统中转速调节器常采用PI调节器,传统的PI调节器对系统参数摄动的鲁棒性不强,因此提出转速调节器采用滑模变结构控制替代传统的PI控制,仿真实验结果表明该方案是可行的,滑模变结构控制在抑制超调和加快动态响应速度方面能取得较好的效果。