永磁同步直线电机推力波动建模与抑制

为抑制有铁芯直线电机推力波动对控制系统的影响,提高超精密工作台的动态与稳态性能,提出了基于速度和位置的永磁同步直线电机推力波动建模方法。通过分析推力波动与轨迹跟踪误差之间的关系,计算出推力波动所包含谐波分量,并建立推力波动关于直线电机速度、位置的数学模型,基于该模型设计推力波动前馈补偿器。控制平台实验表明:该方法在不同的运动速度下都能够有效地解决推力波动抑制问题,系统轨迹跟踪误差的移动标准差降低到原来的40%,超精密工作台的稳态跟踪误差明显减小。     

基于H∞方法的数控机床永磁直线伺服系统二自由度鲁棒控制器设计

基于模型匹配原理和鲁棒控制理论,针对参数摄动问题,对永磁直线伺服系统的速度H∞控制器提出优化设计。用线性矩阵不等式求解标准H∞控制问题得到输出反馈H∞控制器,以保证直线系统的鲁棒性。仿真结果表明,采用本文方法设计的直线伺服系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,对对象参数摄动等不确定性因素具有很强的鲁棒性。     

基于H_∞方法的数控机床永磁直线伺服系统二自由度鲁棒控制器设计

基于模型匹配原理和鲁棒控制理论,针对参数摄动问题,对永磁直线伺服系统的速度H∞控制器提出优化设计。用线性矩阵不等式求解标准H∞控制问题得到输出反馈H∞控制器,以保证直线系统的鲁棒性。仿真结果表明,采用本文方法设计的直线伺服系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,对对象参数摄动等不确定性因素具有很强的鲁棒性。     

直线冰箱压缩机活塞位移的自传感技术研究

通过对直线冰箱压缩机的动磁直线电机的等效电路进行分析,建立了活塞位移自传感器的数学模型,得出了压缩机活塞位移的检测及控制方式.为了研究自传感器的性能,设计了一套基于虚拟仪器的活塞位移测控系统,分别对变电压驱动和变可控硅的导通时间驱动方式下的自传感器特性进行了实验研究.实验研究结果表明,利用直线电机作为位移传感器的方法是行之有效的,在活塞行程范围内,变电压和变导通时间驱动方式下的稳态误差分别小于4.4%和7.3%,在上死点附近,最大稳态误差分别为1%和3%,完全可以满足直线冰箱压缩机的控制要求.     

精密运动平台宏微控制系统的设计

基于高动态精密伺服运动双台系统模型提出一种非线性宏微控制方法.该方法采用长行程直线电机宏动跟随音圈电机高精密微动的驱动方式,并引入扩张状态观测器.系统在定位误差较大时,采用近似时间最优控制律的轻阻尼宏动台,以允许的最大速度快速响应,在接近目标位置后,再用采用复合非线性反馈控制律的重阻尼微动台来补偿宏动台超调引起的位置偏差,最终实现系统快速高精度的定位.通过扩张状态观测器观测系统的动态变化,补偿系统中的各种扰动,减小系统的稳态跟踪误差.研究结果表明:该方法改善系统的动态性能和抗干扰能力,提高系统的定位精度.     

双馈感应风力发电机的H_∞鲁棒控制

研究了变速恒频双馈感应风力发电系统的鲁棒控制问题.利用基于定子磁场定向的矢量变换技术,建立了同步旋转坐标系下双馈感应发电机的状态空间模型,为了降低控制器的阶数以利于工程实现,对该动态数学模型进行了合理简化.针对最大功率点跟踪控制中建模误差、外部干扰等不确定性的影响,应用H∞鲁棒控制理论,设计了具有鲁棒干扰抑制作用的电机转子电压控制器.仿真结果表明,即使在参数变化、未建模动态等不确定因素以及风速突变干扰下,所设计的控制器仍可保证电机转速很好地跟踪指令值,使风力发电系统最大效率地吸收风能.     

基于正交多项式的迭代学习控制算法及其应用

针对存在不确定扰动的线性系统的轨迹跟踪控制问题,提出了基于正交多项式的迭代学习算法．该算法利用正交多项式级数将系统参数化,运用其积分运算矩阵,导出了一种基于多项式级数的线性系统的近似模型．在此模型基础上,用迭代学习的方式来修正输入量的多项式展开系数,并运用LMI方法求解学习增益矩阵．所得算法在系统不满足正则性或无源性时,仍可以用输出误差信号来构造学习律．将该方法运用到直线电机的控制中,仿真结果表明,新算法能明显地提高直线电机的控制精度。     

面向芯片封装的直线电机精密定位控制技术研究

为提高球栅阵列(BGA)芯片封装设备的封装精度和效率,构建高速高精直线电机运动平台,文章分析了永磁同步直线电机(PMLSM)的构造特点及数学模型,并在此基础上建立了直线电机伺服控制系统模型;采用全闭环伺服控制方式和PID+速度/加速度前馈的复合控制算法,研究复合控制算法对系统控制精度的影响。利用激光干涉仪测量该平台的X轴和Y轴定位精度分别为28.3μm和35.0μm,通过分段线性误差模型对平台的系统误差进行补偿,补偿后X和Y轴的定位精度比未补偿前分别提高了84.8%和77.2%。     

直驱式永磁直线电机深度模糊滑模-自抗扰控制

针对直驱系统中各种非线性干扰直接作用下的永磁直线电机控制性能恶化的问题,提出一种深度模糊滑模-自抗扰控制方法。首先,通过非线性扩张状态观测器估计系统不确定扰动,在滑动面设计中引入跟踪误差的积分项,结合饱和函数sat(s)与位移误差的幂函数设计趋近律,从而改进滑模-自抗扰控制方法;其次,为避免设计过程中的主观影响,进一步提升直线电机在复杂工况下的适应能力,基于深度神经网络训练模糊规则,进而调节滑模控制的关键参数。采用所提方法在直驱泵性能测试平台进行了实验研究,结果表明：所提深度模糊滑模-自抗扰控制方法有效提高了直线电机控制精度、响应速度与鲁棒性,直线电机的阶跃响应时间相对于传统滑模控制方法提升了23.87%;正弦目标跟踪的ITAE指标改善是传统滑模控制方法的4.7%、是改进滑模-自抗扰控制方法的13.2%;在传感器白噪声干扰下,正弦目标跟踪的最大跟踪误差相对于改进滑模-自抗扰控制方法改善了一个数量级。     

基于参数摄动的电动汽车再生制动鲁棒混合控制研究

针对电动汽车再生制动过程中系统具有参数大范围摄动和强非线性的特点,综合H2最优控制和H∞鲁棒控制的优点,提出鲁棒H2/H∞混合控制策略.将系统主回路参数摄动到控制输入灵敏度函数的H∞范数作为鲁棒性能评价指标,电动汽车外加扰动到电机转速传递函数的H2范数作为线性高斯二次型性能指标.仿真和对比实验结果表明,鲁棒H2/H∞混合控制策略具有良好的控制效果,比传统的控制方法回收了更多的能量,同时抑制了系统参数大范围摄动、强非线性以及外界干扰的影响,从而大大提高了系统的鲁棒稳定性.     

振动压路机无级调幅H_2/H_∞控制

为降低振动压路机无级调幅过程中的压力波动,进一步提高路面压实质量,针对调幅系统具有大时滞和强非线性的特点,综合H2最优控制和H∞鲁棒控制的优点,提出H2/H∞混合控制策略。将液压系统参数摄动到系统压力灵敏度函数的H∞范数作为鲁棒性能评价指标,将负载扭矩波动到振动轮加速度传递函数的H2范数作为线性高斯二次型(LQG)性能指标;基于系统动力学模型,采用Matlab/LMI模块设计了H2/H∞控制器,利用AMEsim液压元件库建立了振动压路机调幅液压系统的动态响应模型,进行联合仿真研究。结果表明:在提出的控制策略下,加速度动态响应经过3 s左右达到稳定,不存在稳态误差;液压系统仅在调幅初始阶段有压力冲击,但冲击幅度很小,仅为2 MPa,且在整个调幅过程中,压力稳定,基本无波动;与传统的PID控制相比,在快速性、准确性和稳定性方面均具有一定的优越性。     

蚁群自寻优滑模控制在 永磁同步直线电机的应用

本文以永磁同步直线电机(PMLSM)为研究对象,提出了基于蚁群自动寻优滑模控制策略.滑模结构对系统适应性强,蚁群算法具备较强的自学习能力,可以实现参数的自动寻优,把两者结合起来,充分发挥各自的优势,提高控制性能.首先通过理论分析建立了永磁同步直线电机的仿真模型,并基于此模型进行了算法验证,通过验证得出该算法可以有效改善直线电机控制性能,提高了系统鲁棒性.然后在永磁同步直线电机样机上进行算法验证,结果表明,算法控制效果优良,在永磁同步直线电机上具有可行性.     

基于μ综合的热轧动态设定型AGC鲁棒控制

通过对热轧动态设定型AGC控制系统模型进行理论分析,针对工程实际提出了一种基于μ综合的鲁棒控制方法.当系统中存在轧机刚度摄动时,热轧动态设定型AGC控制仍能实现期望的控制性能.通过引入表征系统性能的虚拟块,应用主环定理将动态设定型AGC系统在模型摄动下设计满足性能要求的控制器问题转换为广义系统的鲁棒稳定性问题,实现了系统鲁棒性能.它克服了使用H∞方法解决该问题的鲁棒性能缺点,其设计目标真实反映控制目标,方法更加有效.依据现场数据的仿真实验表明,基于μ综合的鲁棒控制方法比H∞方法具有更好的鲁棒性能.     

基于H_∞混合灵敏度方法的超声波电机调速控制

为提高行波型超声波电机转速跟踪的准确性和平稳性,改善因调频调速非线性带来的调速性能变化,将H∞混合灵敏度方法应用于转速控制器的设计.采用参数辨识法建立电机的频率转速模型,线性化得到电机的标称模型,将静态模型的非线性转化为标称模型的增益摄动,将动态模型的参数变化转化为标称模型的高阶未建模误差,把电机的转速模型表示为标称模型与误差模型和.根据模型误差界和调速性能指标,求取混合灵敏度加权函数,将控制器设计转化为标准的H∞优化问题,通过Matlab工具求解鲁棒控制器.仿真验证了转速闭环的稳定鲁棒性,使用数字信号处理芯片TMS320F28335在实际控制回路中实现该控制器,并测试电机调速性能.实验结果表明,鲁棒控制器应用于超声波电机调速系统可以取得良好的控制效果.     

永磁同步直线伺服系统的纹波推力补偿

针对纹波推力对永磁同步直线伺服系统的影响,提出了一种纹波推力补偿策略:基于纹波推力自适应补偿的永磁同步直线伺服系统位置控制。在这种控制策略中,首先采用快速傅里叶变换分析推力电流来离线提取纹波推力的特征频率,有利于纹波推力数学模型的简化,再通过递推最小二乘算法在线辨识纹波推力的模型参数,结合纹波推力的特征频率和模型参数,动态地实现了纹波推力的精确估计,最后将纹波推力估计模型直接作用于永磁同步直线伺服系统,对推力电流进行前馈补偿控制,从而实时抑制纹波推力。实验结果表明,采用所提的补偿策略,最大位置跟踪波动误差从补偿前的50μm左右下降到补偿后的不足20μm,位置控制性能得到明显改善,对高性能永磁同步直线伺服系统的抗扰动策略研究具有重要的理论和现实意义。     

精密永磁直线电机的自适应滑模控制

与一般的回转电机相比,永磁直线电机在需要实现直线运动的应用中有定位精度高、速度快等优点,但是,直线电机对扰动和系统参数变化很敏感,而且由于摩擦力和推力脉动使系统具有明显的非线性.针对这些问题,提出了一种自适应控制器的设计方案,并给出该设计的永磁直线电机的数学模型.该方案用一个滑动模态的控制输入补偿摩擦力和推力脉动.理论分析和仿真实验结果表明,自适应控制器获得的最大误差小于10 μm,其性能远远优于经典的PID控制器.     

永磁同步直线电机混沌杂草自抗扰控制研究

针对永磁同步直线电机没有中间传动环节, 任何不确定性扰动都会直接影响控制系统性能的问题, 设计 了一种改进杂草算法优化的 PMLSM(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor)二阶自抗扰控制器。 通过采用 混沌反向学习初始化方法和柯西分布的空间分布方式改进杂草算法优化自抗扰控制器参数, 经过优化的自抗 扰控制器的控制其性能有明显提高。 仿真结果表明, 该自抗扰控制器响应速度快, 稳态误差减小 2% 且无超 调, 对负载扰动具有良好的鲁棒性。     

动磁直线电机驱动压缩机的建模与仿真

通过控制三端双向可控硅的导通时间来控制活塞位移的方法，建立了动磁直线电机驱动的压缩机的机械系统、热力系统及电磁系统数学模型．用该模型分析了压缩机的动态性能，得出了不同导通时间的电机线圈电压、电流及活塞行程和上死点位置．结果表明：仿真与实验结果吻合较好，表明该模型是行之有效的，控制及求解方法是正确的．由于考虑了等效阻尼系数的可变性、电机参数的准确性及算法对仿真结果的影响，使得仿真与实验结果误差小于10％，完全可以满足工程设计的需求．该模型具有可靠性好、准确性高、应用方便等特点，为压缩机系统参数的优化设计提供了新的途径，可以作为设计开发直线压缩机的一个有效工具．     

基于自适应神经网络的歼击机模糊跟踪控制

提出了一种基于T-S模糊模型和自适应神经网络的跟踪控制方法.在系统具有未知不确定非线性特性的情况下,利用T-S模糊模型对系统的已知特性进行近似建模,设计基于模糊模型的模糊H∞跟踪控制律进行输出跟踪控制.在模糊控制的基础上,引入了基于RBF神经网络的自适应控制,用于在线对消不确定项和模糊建模误差的影响,以保证系统具有期望的鲁棒H∞跟踪性能.所提出的方案保证了闭环系统的稳定性,有效地提高了系统的鲁棒性和跟踪性能.仿真实例表明了所提出方法的有效性.     

非线性系统预设有限时间有界H∞容错控制

针对一类具有外部扰动的严格反馈非线性系统,研究系统的预设有限时间有界H_∞容错控制问题,提出一个新的预设有限时间性能函数,进一步改进约束控制性能。结合反步法和有界H_∞设计思想,给出一种预设性能有限时间有界H_∞容错控制器设计方案,解决非线性系统在有界稳定情况下的H_∞控制设计问题。所设计的控制器能够保证跟踪误差,以预先设定的暂态和稳态性能在有限时间内收敛到平衡点附近的小邻域内,并且具有H_∞干扰抑制性能。仿真结果验证了所提方法的有效性。