转子自适应主动平衡算法及电磁平衡头单盘平衡试验

为了实现转子不停机平衡,研究了一种自适应主动平衡算法。基于单平面影响系数平衡方程,通过引入增益因子提高平衡迭代过程稳定性,并引入遗忘因子实现影响系数在线估计,构建了单平面在线自适应平衡算法的数学模型。为验证所提出的平衡算法的有效性,设计了一种含有永磁体的电磁圆环形主动平衡头,通过线圈电磁场与永磁体间的磁力作用驱动配重盘步进转动,依靠磁阻最小原理自锁。针对所设计的电磁平衡头,提出了一种单盘转动平衡策略,对平衡补偿量相位进行了校正。开展了不同不平衡量和转速下电主轴主动平衡试验,获得了平衡过程的时域波形、振幅下降率、平衡步数和配重盘终位置。试验结果表明:不平衡量为24.59g·cm∠180°时振幅降低42.65%,不平衡量为24.59g·cm∠285°时振幅降低37.8%;转速为2 400r·min~(-1)时振幅降低40%,转速为3 000r·min~(-1)时振幅降低60%。研究结果证明了所提出的平衡算法和装置是可行、有效的。     

随机非线性系统的在线修正参数预测滤波PID控制

针对一类随机NARMAX模型,分析了其可采用PID控制的约束条件.提出采用辅助模型的可克服算法病态的遗忘因子递推最小二乘算法对被控对象进行参数估计,利用动态切平面逼近的预测算法对系统输出进行预测,基于一具有预测控制性能的增量型预测滤波PID控制算法,根据可克服算法病态的直接极小化指标函数自适应控制算法和Robbins-Monro算法,给出了具有在线修正PID控制参数和加快PID控制参数收敛速度的随机NARMAX模型的自适应预测滤波PID控制算法.仿真研究表明:因给出的PID控制算法具有预测控制性能和在线修正参数性能,故系统具有较好的控制品质.     

风机刚性转子双平面主动平衡方法的可行性分析

为指导主动平衡技术在离心鼓风机上的应用,对比研究了单平面主动平衡和双平面主动平衡两种方案的平衡效果。首先结合实际风机结构,利用有限元法建立了风机转子的有限元模型。然后分析和比较了在单平衡平面方案下,两个平衡平面的平衡效果。最后在双平面平衡方案下,对两个平衡头平衡能力进行协调优化研究。分析结果表明,利用单平面平衡方案可以将两个轴承的振动值分别降低92.0%和28.4%;利用优化配重量比的双平面平衡方案,可以将两个轴承的振动值分别降低96.7%和99.1%,双平面平衡效果优于单平面。研究结果为双平面主动平衡技术在该实际风机应用提供了参考和依据。     

多连杆柔性关节机器人的神经网络自适应反演控制

针对模型不精确的多连杆柔性关节机器人的关节运动控制问题,提出一种新的神经网络自适应反演控制算法.该控制算法借鉴单连杆柔性关节机器人的一种神经网络自适应反演算法,在反演过程中,将系统非线性未知项与已知项分开并利用径向基神经网络在线逼近非线性未知项;对这种单连杆柔性关节机器人的神经网络自适应反演算法进行改进,构造出新的非线性项,并对转子惯性矩阵的估计转化为对转子惯量矩阵对角元素的估计;根据李雅普诺夫函数的稳定性设计出适用于多连杆柔性关节机器人的控制律与参数自适应律,从而实现多连杆柔性关节机器人的关节轨迹跟踪控制.仿真试验结果表明,与一般的比例-微分控制算法相比,该算法具有更好的轨迹跟踪性能.此外,神经网络节点数取值较小时,该算法也能够保证一定的轨迹跟踪精度.     

云调节增益自适应单神经元PID的应用

提出了一种单神经元自适应PID控制器,并给出了控制结构模型。首先探讨了单神经元自适应PID控制学习算法,进而通过分析单神经元PID控制算法与系统动态响应及超调量的关系,利用云模型控制器修改神经元控制器的比例系数K,并根据系统误差在线实时修改控制系数,提高了系统响应性能。仿真结果表明,增益自适应单神经元PID控制器是一种具有自学习、自适应、鲁棒性强的控制器。     

云调节增益自适应单神经元PID的应用

提出了一种单神经元自适应PID控制器，并给出了控制结构模型。首先探讨了单神经元自适应PID控制学习算法，进而通过分析单神经元PID控制算法与系统动态响应及超调量的关系，利用云模型控制器修改神经元控制器的比例系数K，并根据系统误差在线实时修改控制系数，提高了系统响应性能。仿真结果表明，增益自适应单神经元PID控制器是一种具有自学习、自适应、鲁棒性强的控制器。     

双盘球式自动平衡装置动态特性分析

球式自动平衡装置用于在线自动平衡转子的不平衡,并对振动进行控制。目前相关研究集中在平面运动的单盘球式自动平衡装置,然而实际高速运动的转轴大多产生非平面运动。考虑转子系统动不平衡,建立双盘球式自动平衡装置的数学模型,采用拉格朗日方程推导运动微分方程。通过平均法对稳定性和主共振进行理论分析论证,进行数值模拟仿真,分析不同转速转子的运动特性和滚球运动规律。研究表明,该装置在过临界转速时发生稳态振动,有良好的平衡制振性能。研究结果可为自动平衡装置设计提供理论参考。     

有界增益遗忘L1自适应控制算法的研究

针对单输入单输出非线性系统存在参数不确定性和干扰,结合L_1自适应方法和极点配置控制方法,提出一种有界遗忘增益L_1自适应控制方法,其中极点配置控制器主要用来保证线性部分闭环稳定,L_1自适应控制器则用于抵消系统的非线性特性、参数不确定性和干扰。在L_1自适应律中采用改进的有界增益遗忘(IBGF)方法计算自适应增益,将定常自适应增益换成时变的增益,由低到高的平缓时变增益可以有效地抑制由非零初始状态造成的扰动,该算法的稳定性得到了证明。仿真验证表明该方法具有很好的控制效果,验证了它的有效性和实用性。     

多重时滞非线性系统的自适应预测控制

针对NARX模型中一步时滞控制算法不完全适用于多重时滞的情形,提出一种在工作点处用线性的动态切平面逼近一般的非线性系统的方法,结合一种准则函数和预测器算法,提出一种自适应预测控制算法,给出了该模型下具有遗忘因子的递推最小二乘非线性参数估计算法.仿真结果表明:该控制算法品质好,参数估计算法几乎无偏,验证了自适应预测控制算法和递推参数估计算法的有效性.     

免疫单神经元PID控制在永磁交流伺服系统中的应用

针对传统PID调节不易在线实时调整参数,难以有效控制复杂和时变系统的不足,以及单神经元PID控制不能实时调整增益、响应慢的缺点,介绍了一种通过免疫反馈机理实现增益自调整的单神经元自适应PID,并将其应用于永磁交流伺服系统.系统转速环控制器采用基于单神经元的自适应PID控制算法,实现PID参数的在线实时调整.在单神经元中引入免疫反馈机理,实现增益自调整,提高其响应速度.仿真和实验结果表明,该算法可以在一定程度上增强系统的抗扰动能力,改善系统的速度控制效果,使转速的超调更小、振荡减弱、响应速度加快、稳态误差减小,提高了系统的动态和稳态性能.     

汽车主动悬架自适应模糊PID控制仿真研究

建立了1/4主动悬架模型,设计出自适应模糊增益调节PID控制器,参照系统在时频两域中的响应情况对PID的控制参数进行整定,并使用模糊控制器对PID的控制量加以修正.对被动悬架、单纯PID控制的悬架和自适应模糊PID控制的悬架分别施以阶跃信号激励和积分白噪声信号激励进行仿真.结果表明,自适应模糊PID控制算法具有较好的控制效果和鲁棒性.     

基于自适应MPC的自动驾驶汽车轨迹跟踪控制

为提高无人驾驶汽车轨迹跟踪精度和稳定性,设计一种基于模型预测控制(MPC)的自适应轨迹跟踪控制器.利用遗忘因子递推二乘算法在线估计轮胎侧偏刚度,实时更新控制器预测模型;设计控制参数选择器,采用模糊控制对预测时域和控制时域进行在线优化,实现预测时域能根据横向和纵向车速自适应的选择.通过Simulink/Carsim进行联合仿真分析,结果表明所设计的控制器提高了轨迹跟踪的精度和稳定性,尤其是高速阶段的行驶稳定性.     

一种非线性稳态自适应优化方法

结合系统优化和参数估计的修改二步法(MTS),提出了单参数在线修正模型的非线性优化控制自适应方法。根据Lyapunov稳定性定理,给出了MTS法稳定收敛的最优协调增益K的在线计算方法,大大加快了算法的收敛速度,以甲醇制甲醛生产优化控制为例,仿真结果表明,该方法是有效的。     

基于轮边电机4WID电动汽车线控转向控制策略

对电动汽车的线控转向系统结构和基于两自由度的车辆动力学模型对线控转向稳态增益不变的理想转向传动比进行了设计;同时,利用MATLAB/Simulink建立线控转向系统数学模型和主动转向控制策略。在主动转向控制中,通过理想转向传动比和模糊滑模变结构动态稳定性主动控制算法,控制补偿轮边转向电机的转角。通过正弦输入的仿真试验表明,以理想转向传动比为基础,设计的此算法能满足车辆前轮转角实时补偿的需求,进而可有效提高了汽车的行驶稳定性。     

基于模型参考自适应系统的电磁轴承支承转子不平衡量辨识及振动抑制

针对电磁轴承支承转子质量不平衡引起的同频振动问题，提出了一种基于模型参考自适应系统(model reference adaptive systems, MRAS)的转子不平衡量辨识与在线补偿相结合的算法，该算法鲁棒性强且能够有效简化控制器结构。针对转子在两个轴承平面内的等效不平衡量，提出了基于模型参考自适应的不平衡量辨识算法，根据Popov超稳定性理论进行自适应律设计并通过设计相位补偿角保证辨识算法在全转速范围内的稳定性；针对模型误差和复杂工况带来的系统参数变化，根据辨识结果生成补偿电流的初始值，并利用同样的模型参考自适应算法对补偿电流进行在线微调，从而在保证补偿精度的前提下大大提高了算法的收敛速度。仿真分析和实验研究结果表明：所提算法能够使两端轴承处的转子振幅在0.2 s内迅速衰减并保持稳定，对振动位移中的转速同频分量抑制效果达到90%以上，且能够自适应转速的变化。所提算法能快速准确地抑制不平衡所引起的转子振动，可满足多种场合下对转子高回转精度的要求。     

超重力机主动平衡实验台的研制

转子质量不平衡而造成的工频振动是影响超重力机长周期运行的关键问题。为解决转子的振动问题保证机器的长周期运行,提出了利用电磁式主动平衡技术在线控制转子振动的方法。在确定了平衡平面的安装位置并计算了转子平衡所需的校正量的基础上,研制了超重力机主动平衡实验台。阐述了电磁式主动平衡系统的结构以及配重盘的驱动、自锁原理。对不平衡量为的外加载荷进行了主动平衡的实验验证。结果表明,主动平衡实验台设计是合理的,电磁式主动平衡系统可以有效的降低转子振动,为今后深入的电磁式主动平衡技术的实验研究提供保证。     

基于ADAMS机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真

利用ADAMS软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型,在机械模型的基础上生成车辆主动悬架系统的动力学方程,该方法解决了主动悬架数学模型建立的难题.使机械设计和控制设计共享同一虚拟车辆主动悬架模型,机械系统设计和控制系统设计协调一致.采用自适应模糊PID控制策略对悬架控制,实现了PID控制过程中参数的在线自整定,从而使系统的控制性能更加完善.利用ADAMS的Controls模块实现了ADAMS与MATLAB的联合仿真,仿真结果表明,采用自适应模糊PID控制策略是合理的、可行的,与被动悬架控制相比有效地降低了车身加速度、悬架动挠度和轮胎的相对动载荷,提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性.     

MRAC异步电动机直接转矩控制系统转速辨识研究

针对异步电动机直接转矩交流调速系统的转子转速辨识问题,文章分析和研究了模型参考自适应控制(MRAC)速度辨识算法.在对异步电动机转子转速和磁链观测深入研究的基础上,基于超稳定性理论证明了该算法的稳定性,构建了模型参考自适应速度辨识系统并设计了该算法的自适应率;在MATLAB7.04软件平台上,建立了无速度传感器直接转矩控制系统的仿真模型并进行了仿真,仿真试验结果表明,该系统控制性能和精度良好,验证了算法的正确性和可实践性.     

含冲击的车内道路噪声主动控制系统

针对道路噪声主动控制系统中，冲击噪声引起的鲁棒性问题，提出了一种对冲击噪声的主动控制方法。首先，进行了道路噪声采集试验，选取了4个最佳参考信号位置，并采集了道路冲击噪声的数据。然后，基于多通道自适应滤波算法，提出了归一化多通道自适应滤波算法和符号算法相结合的冲击噪声主动控制算法。其次，基于提出的冲击噪声主动控制算法，搭建了道路噪声主动控制系统仿真模型，使用采集到的冲击噪声信号和加速度信号进行了仿真分析。最后，使用选取的4个加速度信号和1个扬声器，控制驾驶员处的道路噪声，进行了道路冲击噪声主动控制试验，验证了方法的有效性。与原有算法相比，该算法的稳定性和降噪效果得到了较大的提升。     

一种改进的广义预测控制方法

为了改善建筑结构控制效果,在模型不精确的前提下达到振动控制的目的.采用实际测量和预测相互结合的广义预测控制算法,通过引入相对稳定性矩阵和可调增益参数的办法来改进原控制算法,提高在地震作用时主动控制系统的稳定性.数值仿真表明:单纯附加相对稳定性矩阵来设计控制器虽然可以提高控制系统的稳定性,但控制效果不能保证,只有引入可调增益参数方可保证振动控制的效果;可调增益参数应该根据实际控制的效果进行调整,而相对稳定性矩阵可根据原系统矩阵来选取,最好取对角矩阵;其对角元素选取以改善原控制系统的极点分布为目的.