基于滑模变结构控制的带材纠偏电液伺服系统仿真研究

为满足带材纠偏电液伺服控制系统对纠偏精度、稳定性和准确性的要求，提出一种通过滑模变结构控制的电液伺服系统。该系统采用滑模变结构控制方法将带材稳定于指定位置，并运用指数趋近率消除抖振带来的影响。研究以文中提出的带材纠偏电液伺服系统为对象，通过AMESim和MATLAB联合仿真的方式，对比了滑模变结构控制与PID控制的效果。研究结果表明：基于滑模变结构的控制方法相比于传统的PID有更好的动态响应特性，最后得出的跟随曲线抖振更小，跟随误差更小，更能满足纠偏系统的控制要求，该控制方法可为需要高精准性、高稳定性的电液伺服系统设计提供理论支持和参考。     

伺服电动机直接驱动定量泵液压系统在精密注塑中的应用及其控制策略

精密和节能是注塑工业的两大发展趋势。针对传统液压系统注塑机注塑过程的高能耗、低响应的特点,设计一种伺服电动机直接驱动定量泵的闭环液压控制系统,实现注塑过程的精密节能控制。该液压系统采用伺服电动机驱动定量泵及压力传感器来代替原注塑液压系统中的普通电动机驱动定量泵及压力、流量比例阀,构成一种节能、响应快速、易于实现精确闭环控制的注塑液压系统。基于上述液压系统,提出一种基于模糊滑模控制的压力、速度控制策略,达到了注塑过程液压系统压力、流量的精确控制。并根据注塑过程中压力、流量耦合的特点,提出一种压力、速度切换控制策略。试验表明采用该模糊滑模控制方法及压力、速度切换控制策略的伺服电动机直接驱动液压系统注塑机响应迅速,压力、速度控制精度高,节能效果好。     

电液驱动水下发射筒开关盖装置高精度跟踪控制方法

发射筒盖是潜射导弹发射装置的重要组成部分,目前主要采用调速阀进行开关盖速度控制,由于其无法保证动作精度,制约了系统的进一步发展。为提高开关盖过程的速度控制精度,以伺服阀代替调速阀进行开关盖动作控制;以开关盖装置为被控对象,设计高增益观测器观测系统状态量,抑制非线性对系统精度的影响,结合滑模控制器进行自适应控制,并将提出的控制算法分别应用于两种控制阀组。实验表明,开关盖装置结合伺服阀可实现更好的控制效果,采用高增益观测器的滑模控制速度跟踪效果较传统PID控制提升30%。     

基于SMO的开关磁阻电机无位置传感器控制仿真研究

针对开关磁阻电机中位置传感器的引入用所带来的结构复杂程度以及系统的成本的提高、电机可靠性以及坚固性降低等问题,提出了一种新的基于滑模观测器的开关磁阻电机无位置传感器控制方法:采用五点法磁链模型,结合滑模观测器实现了转子位置无位置传感器控制。该方法以转速以及电机转子位置作为状态变量,以实际磁链以及估算磁链的偏差作为滑模面,构建出了滑模观测器,对转子位置进行了间接检测。然后利用Matlab仿真软件搭建出了12/8极开关磁阻电机的仿真模型,并在Simulink环境下对开关磁阻电机进行了仿真研究。研究结果表明,所给出的无位置传感器控制方法可以有效地估算出电机的转速以及转子的位置,测量得到的转子位置误差小,具有较好的鲁棒性以及抗干扰能力,动态性能较好。     

一种新型永磁同步电机高阶滑模转速观测器的研究

针对面贴式永磁同步电机无位置传感器速度控制系统存在的速度检测延迟、检测误差较大、动态响应不够快等问题,对永磁同步电机无位置传感器速度控制系统模型和传统滑模速度观测器结构和原理进行了分析,对高阶滑模算法理论进行了推导,结合永磁同步电机数学模型,提出了一种以位置信号为滑模变量,以高阶滑模变结构算法为基础的新型滑模转速观测器,利用Simulink软件构建了基于新型滑模速度观测器永磁同步电机矢量控制系统,对电机的起动特性、速度跟踪特性、抗外界干扰性能进行了研究。研究结果表明,由于新的滑模观测器将转子位置与反电势信号的关系进行了分离,消除了反电势信号处理滤波器对速度估算的延迟,提高了速度检测精度,从而改善了系统的稳态和动态性能。     

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。     

基于模糊微分积分滑模的无速度传感器永磁同步电机运行研究

为研究永磁同步电机（PMSM）在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,利用自适应模糊微分积分滑模鲁棒性强的优点,提出了在自适应模糊微分积分滑模条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速估计的无速度传感器控制方案。仿真结果表明,采用高频注入法的自适应模糊微分积分滑模控制系统在高、低速工况下动态响应快速,并具有较好的鲁棒性,能够实现速度跟踪估计。     

高低温环境下超声电机伺服控制系统的性能

为改善旋转行波型超声电机(TRUM)在极端温度下的输出性能,分析了高低温环境对超声电机及其驱动控制部分的影响,搭建了基于MSP430单片机的伺服控制系统,通过RS232实现PC与控制器以及控制器与UMD-3型驱动器之间的通讯,该系统采用比例和步进逼近的控制方法实现精确的速度和位置控制.以整个系统为研究对象,完成了-40～70℃温度环境下的试验.结果表明:随着温度升高,在电机空载时,系统所能达到的最大速度先升后降,峰值出现在士10℃之间,与测得的最大值相比,70℃和-40℃时的最大速度分别下降了43.2%和12.6%.系统的定位精度达到0.1°,速度控制精度在可调范围内达到1 r/min,两者受温度影响均较小,说明极端温度下可以通过伺服控制使超声电机达到一定的位置和速度精度.     

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。     

碰撞下PMSM电机驱动机器人关节速度滑模控制

碰撞引起负载突变情况下速度的快速响应和精确控制是机器人研究重点.根据永磁同步电机的原理,建立了状态空间方程,并利用矢量控制方法,进行了解耦.为抗碰撞影响,设计了转动关节速度的滑模控制算法,建立了二维滑模函数,分析了算法稳定条件,给出了滑模控制算法参数选择原则.用Matlab/Simulink建立了速度控制仿真平台.针对碰撞突加负载和变参数情况下的速度平稳控制,对滑模和PI两种控制算法进行了仿真,对转矩和速度响应进行了对比分析.仿真结果表明所设计的滑模控制方法响应速度快、无超调、对负载和系统参数变化的鲁棒性好,是碰撞工况下机器人关节速度稳定控制的可选方法.     

RBF神经滑模控制在永磁直线同步电机的应用研究

给出了神经网络学习算法和神经滑模控制器的具体设计思路,将滑模控制器的切换函数作为神经网络输入,以滑模控制器为网络输出,从而实现神经网络学习能力和滑模控制自适应切换能力有效结合,将神经滑模控制器应用于永磁直线同步电机伺服系统,通过仿真说明了其良好的跟踪特性和低速平稳性。     

基于DSP的电子横移控制系统设计

使用直接驱动的直线电机,能把控制对象和电机做成一体化结构.在精度、快速性、耐久性等方面具有明显的优势.用DSP作为控制器对纺织机械电子横移系统的电子凸轮机构进行实用设计,采用电流环、速度环的双闭环控制电极位置和速度,用先进的SVPWM控制算法对参数进行反复优化,使伺服系统达到更好的效果和更高的性价比.     

High-accuracy servo press system for the clinching joint process

This paper focuses on the quality improvements on clinching joints using a servo press with a Radial basis function neural network and a sliding mode (RBFS) control strategy. Bottom thickness, which is affected by the press punch position, is usually used to monitor clinching joint quality. Traditional clinching presses are driven by pneumatic pistons or motors that provide feedback on punch force or motor position. However, this feedback is indirectly related to the joint bottom thickness. Clinching workers who set the control parameters on these presses depend on tests and statistics. Thus, this paper presents a servo press system that utilizes punch position feedback to directly control the joint bottom thickness. Transmission errors are considered for the movement accuracy of the servo press. A mathematical model of the servo press is established for analyzing. An algorithm, which combines RBF neural network and sliding mode, is proposed and applied for press position tracking. This algorithm adopts an RBF neural network to approximate the nominal model of the press system. The update law of the algorithm is based on the Lyapunov function used to prove the stability of a closed-loop system. The sliding mode controller compensates for the neural network error and disturbance. Finally, experiments are executed on the servo press with an RBFS controller. To evaluate the performance of the proposed method, a fuzzy PID controller is also applied to the press for comparison. The results indicate that the servo clinching press system with RBFS efficiently and accurately control the clinching jointing process.

     

神经滑模控制在转台伺服系统应用

以直流电机为执行机构,分析了飞行仿真转台伺服系统的数学模型。滑模控制具有对系统扰动和参数摄动的自适应性,可实现伺服系统的快速响应,同时有效克服低速状态下摩擦力矩的影响。系统抖振问题是滑模控制的突出问题,利用径向基神经网络的非线性逼近能力,给出以切换函数为网络输入,以滑模控制器为网络输出,构建了神经滑模控制器,软件仿真结果表明所设计的滑模控制器能达到较好的控制品质,有效的克服系统抖振和外部扰动,实现系统低速摩擦补偿。     

Cross-coupling control method of the two-axis linear motor based on second-order terminal sliding mode

When the dual-axis linear motor is processing components, its accuracy will be affected by the uncertainty and nonlinearity of the system, and the complexity of the processing curve trajectory. The goal is to improve the machining accuracy and response speed of the XY dual-axis permanent magnet synchronous linear motor two-dimensional platform, improve the anti-interference ability, and reduce the contour error. This paper proposes a coupled control method based on dual closed-loop single-axis high-order terminal sliding mode position control (TSMC). First, an improved mathematical model of equivalent contour error is established. Combine the coordinated controller to get the coupling link. Then, to accelerate error convergence and suppress chattering, a high-order terminal sliding mode controller is designed. The single-axis current controller is designed using high-order sliding mode algorithms. Simulations and experiments show the effectiveness and feasibility of the proposed method.

     

节能、快响应、高精度电液控制系统

为了满足某些机械装备的需求,研究设计了节能、快响应、高精度电液控制系统。该系统由恒功率恒压变量泵、一体化电液伺服马达和单片机三环串级仿人智能控制器等构成。变量泵是节能的关键动力源,电液伺服马达是快响应的关键动力执行装置,三环串级仿人智能控制是实现高精度的关键控制策略。     

Fuzzy sliding mode controlled slider–crank mechanism using a PM synchronous servo motor drive

The dynamic response of a sliding mode controlled slider–crank mechanism, which is driven by a permanent magnet (PM) synchronous servo motor, is studied in this paper. The rod and crank are assumed to be rigid. The Hamilton’s principle and Lagrange multiplier method are applied to formulate the equation of motion. Reducing the differential-algebraic equations and employing the Runge–Kutta numerical method, the state variable representation is obtained. Moreover, based on the principles of the sliding mode control, a position controller is developed. Then, a simple fuzzy inference mechanism is utilized to estimate the upper bound of uncertainties for the sliding mode controller. Numerical results show that the dynamic behavior of the proposed controller–motor–mechanism system is robust to parametric variation and external disturbance.     

2m望远镜主轴交流伺服控制系统设计

为了满足2m口径望远镜低速跟踪精度的要求,本文主要介绍了基于永磁同步力矩电机的望远镜交流伺服控制系统设计方法,首先,辨识出了系统结构的频率特性曲线;其次,根据系统的频率特性曲线设计了结构滤波器,以减小结构模态引起的谐振幅值;然后,根据系统的控制性能指标要求,设计了位置回路控制器和前馈控制器,以提高系统的位置跟踪性能;最后,在设计的硬件平台上进行了望远镜转台的低速控制实验。实验结果显示,当望远镜跟踪斜率为0.36″/s的位置斜坡曲线时,速度平稳性较好,位置跟踪误差RMS为0.006 1″,实现了极低速度跟踪的效果;在速度为5°/s,加速度为2°/s2条件下的正弦引导最大误差值为0.3″,稳态误差RMS值为0.066″。实验结果表明,2m口径望远镜交流伺服系统的设计满足了系统跟踪精度的要求,为大型望远镜交流伺服控制系统的设计提供了一定的参考。     

基于扰动观测器的永磁同步电机电流环自适应滑模控制

针对扰动对永磁同步电机转速伺服系统性能的影响,提出了基于扰动观测器的电流环自适应滑模控制方法。设计了自适应律在线估计系统的内部参数摄动以补偿模型不确定性扰动。同时,设计了滑模扰动观测器实时估计系统外部负载扰动,并将观测值前馈补偿到电流环自适应滑模控制器,在提高系统鲁棒性的同时降低滑模控制系统的抖振。实验结果显示,采用基于扰动观测器的电流环自适应滑模控制方法,系统可快速、准确、无超调地跟踪900r/min的速度指令,调节时间为0.08s,稳态误差为±5r/min。加入0.6N·m的负载扰动,该控制方法的最大转速波动为21r/min,比PI控制方法的转速波动减小了3.4%。仿真和实验结果表明,基于扰动观测器的电流环自适应控制方法提高了永磁同步电机转速伺服系统的鲁棒性和动态响应性能,同时可有效抑制滑模控制系统的抖振。