陀螺仪有源磁悬浮控制系统的设计与实现

为克服液浮陀螺仪在动态工作情况下精度的不确定性,提高陀螺仪的动态性能和稳定性,设计了一种有源磁悬浮数字控制系统．该系统利用相关解调技术解算反馈控制数据,实现液浮陀螺仪浮子在三维空间中快速精确定中．实验证明,该方案设计先进可行,采用有源磁悬浮系统的液浮陀螺仪24h随机漂移为0．0006°／h．     

具有线性位置解的3-CRU并联机器人轨迹跟踪

针对现有单一的线性伺服控制时机器人运动平台的跟踪轨迹精度较差的问题,基于前馈力矩补偿和滑模变结构控制相结合的控制策略,对具有线性位置解的3-CRU并联机器人的轨迹跟踪进行了相关研究．采用拉格朗日方程建立了该机器人的包含建模误差和外部干扰的动力学模型并辨识了机器人的动力学参数,设计了在线性伺服控制基础上前馈力矩补偿与滑模变结构控制相结合的控制策略．通过实验对比,证明采用上述控制策略不仅提高了机器人动平台的轨迹跟踪精度,而且增强了机器人系统的鲁棒性．同时,线性的位置正解方程这一特性使得机器人驱动滑块的位置误差传递到运动平台上不会呈指数型累积增长,从结构上保证了机器人运动平台的轨迹精度．     

高精密伺服转台控制系统的设计

该文设计并研制了高精密伺服转台的控制系统。该控制系统采用圆光栅作为转台位移检测工具,采用了数字位置环和模拟电流环共同组成双闭环随动系统,其中位置控制器是带有速度前馈和加速度前馈的数字PID伺服滤波器。实验结果表明,该转台运行1.148h过程中位置伺服精度在±1″范围内,控制系统速度阶跃响应时间小于50ms;运动稳定,速度变化范围小于±10%,满足高精密伺服转台位置伺服的精度要求。     

基于零相差PID控制器的深度模拟器仿真

以海洋深度模拟器液压系统为研究对象,结合液压伺服控制理论,分析了系统结构,建立了其数学模型．为满足海洋深度模拟器具有动态响应快、跟踪精度高等要求,设计了零相差PID控制器,PID控制器用于提高系统的快速响应性,零相差跟踪控制器用于减小系统在高频响时的相位差,提高系统的控制性能．基于Matlab仿真环境,分析了海洋深度模拟器的频率响应特性,并采用不同频率的指令信号对系统进行了仿真分析．结果表明：零相差跟踪控制器可有效减小系统的响应误差,提高系统在高频响时的动态跟踪精度．     

基于模糊自适应PID的单轴转台控制系统

为了补偿四旋翼无人机中微机械系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)陀螺仪的漂移误差,提高无人机控制的精度,设计了一种无人机MEMS陀螺仪校准单轴转台系统。由于单轴转台控制系统中存在不同程度的非线性和时变性,所以导致无法得出转台精确的数学模型,以致传统PID控制无法达到理想的控制效果。针对这一问题,提出了模糊控制和PID控制相结合的方法,即模糊自适应PID控制。该控制系统通过模糊规则对PID控制的参数进行在线整定,能够根据实际情况实时在线完成PID控制的参数调整,以保证实现单轴转台的控制精度及快速时间响应能力。实验采用传统PID控制策略与文中所提模糊自适应PID控制策略进行仿真对比,结果表明:模糊自适应PID控制的转台系统超调量小、响应速度快、鲁棒性好,具有控制灵活和适应性强的优势。     

灰色预测在FAST液压促动器中的应用

为了满足500,m口径球面射电望远镜(FAST)工程主动反射面索网节点位置和速度控制的要求,对FAST用液压促动器进行了研究,将灰色预测模型应用到传统PID控制中,提出一种新型的步长调整机制,在简化了以往调整机制复杂性、不确定性和耗时性的同时,很好地解决了传统PID控制策略下难以获得理想跟踪精度的问题.通过与传统PID控制策略进行仿真和实验对比,结果表明,变步长灰色预测PID控制策略提高了促动器的速度跟踪精度和位置跟踪精度,速度跟踪误差由0.100,mm/s减小到0.048,mm/s,位置跟踪误差由1.5,mm减小到0.2,mm,可满足FAST工程主动反射面索网节点位置控制精度和响应速度的要求.     

基于DSP/BIOS 的伺服控制系统软件设计

为了克服系统非线性因素给伺服系统造成的不稳定性,以及满足系统高精度指标要求等目的,模糊算法和传统PID算法结合构成的双模控制算法在伺服控制系统中得到了广泛应用。但由于其相对于传统PID算法运算量大,传统的顺序软件设计方法往往不能够满足对实时性要求较高的伺服控制系统。分析了"速度环路+位置环路"双环控制系统原理,速度环路采用PID控制而位置环路采用模糊PI控制的控制策略,建立了基于DSP/BIOS的伺服系统软件设计。介绍了任务线程的划分规则。将设计的软件在实际系统中。结果表明,系统的控制精度、可靠性得到大大提高,也利于软件的升级与扩展。     

惯性平台测漂方案的研究

陀螺仪的漂移是空间稳定惯性导航系统的主要误差源,对漂移模型系数的准确辨识是保证系统实现长时间、高精度自主导航的关键.给出了一种利用三轴高精度伺服转台提供多个测试位置,使惯性平台工作在相应位置下,并处于惯性稳定状态的静态6位置测漂方案.三轴转台的使用提高了多位置测量时,平台测漂位置的精确度.建立了包含陀螺仪漂移、地球自转、安装误差角等因素在内的平台漂移数学模型.对平台漂移误差参数的辨识方法进行了阶段性分析,取加速度计和欧拉角的输出作为观测量,建立了平台漂移误差模型的状态方程和输出方程.从理论上分析了影响陀螺安装误差角辨识精度的主要因素,提出了转台相对地面存在角速率条件下的辨识方案改进的思路.     

交流伺服系统位置控制器的仿真研究

在交流伺服控制系统中，采用带速度和加速度前馈的数字PID调节器与数字阶式滤波器构成的复合控制器，可以显著提高控制系统的精度，大大降低跟随误差。仿真结果表明，所设计和复合位置控制器可以实现对位置指令的快速无超调跟踪，且稳态无静差，满足高精度伺服系统控制的要求，是一种切实可行的控制方法。     

液压混合动力挖掘机回转装置控制方式的研究

为了降低挖掘机的燃油消耗,提高整机作业效率,提出了一种基于液压混合动力技术的挖掘机动力系统节能方案.该方案采用液压泵/马达独立驱动回转装置,可保证发动机工作于最佳燃油工作区,同时结合挖掘机回转装置的作业工况,通过分析液压混合动力系统的特点,对回转装置的控制方式进行了设计.针对回转系统参数的不确定性,设计了智能比例-积分-微分(PID)的分段变结构控制器,并通过仿真和模拟试验平台验证了控制器的有效性和适用性.研究结果表明,智能PID转矩控制方式更适合于回转装置的作业要求,相对于转速控制方式,系统响应速度快,回转装置运动控制平稳,能量回收率高,达到了理想的控制效果.     

利用漂移轨迹测量椭球转子轴向质量不平衡

椭球转子高速旋转后非球度较圆球转子小,因此干扰力矩小,能进一步提高陀螺仪精度。但是,静态下椭球转子的质量不平衡测量误差受限于本身的非球度,不能满足工程应用要求。已有的动态测试法可以对转子轴向质量不平衡引起的漂移系数进行标定,但其使用的高精度双轴伺服转台成本高,结构复杂。该文在静基座上利用角度读取装置记录椭球转子漂移轨迹,利用质量不平衡激励的漂移轨迹特征辨识出椭球转子轴向质量不平衡。对陀螺仪的试验结果表明:该方法与伺服法测得的结果误差小于6%。此方法原理、结构简单,具有快速、低成本的优势,能很好地满足工程应用需求。     

基于Labview的变积分数字化PID调速运动控制系统研究

针对调速运动控制问题,传统的工业控制算法,如先进PID控制算法和矢量控制算法具有一定的复杂性.为了简化这些控制算法在调速运动控制中的应用,该文采用美国NI公司的Labview作为软件平台,凌华PCI911DG数据采集卡以及相应的伺服驱动机构组建一个电动调节控制系统,并运用变积分数字PID控制算法来实现对直流电动机位置和速度的控制.研究结果表明,变积分数字PID控制算法能够快速、精确地实现对直流电动机位置和速度控制.     

抽油机电液伺服加载系统的模糊PID控制

抽油机电液伺服加载系统是一种位置扰动型的施力系统 ,存在着非线性、不确定因素及由于位置扰动引起的多余力 ,传统的控制方法不能达到理想的效果 .采用模糊控制和 PID控制相结合的方法 ,用模糊推理调整 PID控制器参数 ,可以消除非线性以及位置扰动的影响 ,提高系统的精度 .在 MATLAB中对系统进行了仿真 ,结果证明了模糊 PID控制器的优越性     

基于模糊PID的焊枪伺服控制系统研究

针对钛及稀有金属真空等离子焊接生产特点和焊接工艺对焊枪位置与速度的高精度要求,提出了基于模糊PID控制策略的焊枪伺服控制系统.该系统由上位计算机、下位PLC、交流伺服控制器、弧压传感器和图像传感器构成,采用模糊PID的控制策略实现对焊枪位置和速度全过程优化控制.系统运行结果表明,采用模糊PID控制算法能够改善焊缝质量,...     

轻武器伺服跟踪的模糊PID变阻尼控制

为提高轻武器伺服跟踪系统的动态性能,提出一种模糊PID变阻尼控制方法. 该方法利用模糊PID控制技术在线调整速度反馈通道增益以改变系统的阻尼比,从而达到改善系统动态性能的目的. 仿真试验表明,采用模糊PID变阻尼控制方法能明显克服武器搭载云台运动过程中产生的过冲和抖动现象,满足伺服跟踪系统的实时性、准确性和稳定性要求.     

电液伺服位置／力控制系统的滑模变结构－PID控制

本文把滑模变结构－ＰＩＤ控制［１］运用于电液伺服位置／力系统的跟踪控制问题，经对系统的数字仿真和模拟实验表明：对电液伺服系统采用滑模变结构－ＰＩＤ控制，提高了系统的鲁棒性、跟踪精度以及对不同类型参考输入信号的适应能力；同时，也能消除常规变结构控制所存在的抖振现象     

基于智能功率模块的电动机伺服驱动器

介绍了基于智能功率模块的电机伺服驱动器的设计、工作原理、硬件结构及脉宽调制(PWM)伺服放大器的设计方法,并将此驱动器应用于多种运行情况下的实验,同时对所提出的新型控制算法——自抗扰控制(ADRC)进行了实验验证．结果表明：该伺服驱动器性能优良,工作可靠,结构简单,能满足电机控制系统快速性的要求;所提出的自抗扰控制算法的抗干扰性和鲁棒性都优于经典的PID控制．     

数字伺服聚焦式位移传感器的研制

提出了一种基于改进的傅科刀口法的数字伺服聚焦式位移传感器,分析了其基本原理、结构与数字伺服控制系统的主要构成。传感器采用基于离散参数自学习的增量型自整定PID控制算法,测量中通过能量信号来判断光点位置,且通过推理算法结合应用准则从知识库中重新确定PID系数,对标准粗糙度样板的检测证明该传感器具有较高的精度。     

船舶航向非线性迭代滑模变结构PID控制

针对一类不确定非线性受扰动系统,提出非线性迭代滑模变结构PID控制方法.通过对系统输出迭代设计非线性滑模函数,并引入传统PID控制,综合了滑模变结构控制与PID控制的鲁棒性强的特点,避免了传统PID控制积分引起的超调以及变结构控制的抖振问题.设计了船舶航向控制器.仿真结果表明,非线性迭代滑模变结构PID控制下的系统阶跃响应超调明显减小,定常干扰下的静态误差得到消除,稳定时间明显缩短并可通过设计参数调节,表明控制算法具有强鲁棒性.     

永磁同步伺服电机的变结构与前馈复合控制

为提高永磁同步伺服电机控制系统的性能,文章阐述了永磁同步电机伺服系统架构并给出了永磁同步电机的数学模型。在此基础上,对传统的三环伺服位置控制进行了分析,给出了各控制环参数的设计准则,并总结了传统伺服控制策略下的特点。随后,针对传统伺服控制系统定位精度低、响应慢的缺陷,在分析研究变结构控制和前馈控制特点的基础上,将其与传统控制相结合,提出了三者控制方式结合的复合控制策略,并对其进行了相应地理论分析。最后,建立了相应的系统仿真控制模型,并进行了测试。结果表明：变结构控制和前馈控制独立作用时均可缩短系统响应时间,而前馈控制还可提高系统的定位精度;同时复合控制结合了两者的优点,既提高了系统位置响应速度又改善了位置跟踪精度。