大型单轴离心振动台的复合控制策略

针对离心振动台中轻柔基础与上平台间的动态耦合及各非线性因素使系统性能恶化的问题,在传统伺服控制策略的基础上提出了一种复合控制策略。根据耦合等效模型设计几何解耦控制器,以消除轻柔基础与上平台间的动态耦合;综合考虑各非线性因素对系统性能的影响,提出了基于鲁棒控制的反馈控制器和基于两自由度控制的前馈控制器来保证系统的稳定性和控制精度;引入负载干扰力补偿控制器,以减小负载动态特性变化对系统性能的影响。仿真结果表明,经前馈、反馈校正和几何解耦后,离心振动台的频宽已提高至250Hz,完全满足伺服控制策略的频宽要求。经负载干扰力补偿后,在负载特性剧烈下降阶段位置闭环的超调量和调整时间已减少至未采用补偿的50%,且在负载特性随机波动阶段位置闭环的波形失真也得到了显著改善。     

冗余驱动液压振动台内力耦合动态抑制策略

冗余振动台通常采用零位线性化方法进行自由度控制和内力耦合抑制.当系统运动范围较大时,这种近似方法会使得系统产生较大的运动误差,内力抑制效果变差.针对此问题,文中以具有两个冗余自由度和较大运动范围的冗余驱动液压振动台为研究对象,建立系统运动学和动力学模型,分析系统的内力空间构成,提出了一种基于内力空间基底实时求解的内力耦合动态抑制策略,通过实时获取冗余自由度空间上的力并对其进行动态抑制来达到减小内力的目的.仿真结果表明:所提出的内力抑制策略能有效地降低冗余振动台耦合内力.     

主动磁悬浮轴承的解耦控制

运用解耦控制策略对六自由度刚性转子主动磁悬浮轴承（ＡＭＢ）进行控制,应用基于逆系统理论的状态反馈线性化方法,设计出非线性控制器。将ＡＭＢ这一多变量、强耦合及非线性的系统,分解为６个单变量无耦合的线性子系统,并对线性子系统进行了综合。仿真表明,此控制策略实现了各自由度之间的动态解耦,系统的动态性能较传统的ＰＩＤ控制方法有明显的提高。     

整车主动悬架系统天棚阻尼控制策略研究

目前主流的整车悬架天棚阻尼控制思想是基于物理思维,对四分之一天棚阻尼悬架模型进行推广,从而忽视了经典天棚阻尼控制策略背后的数学原理。针对上述问题,从数学原理角度,提出全新的整车悬架天棚阻尼控制策略。提出运用模态解耦的方法对多自由度耦合的整车悬架系统进行解耦,对解耦后各独立的模态振动进行天棚阻尼控制,符合经典天棚阻尼控制针对单自由度振动系统的思想。对各模态振动系统控制时,提出利用临界阻尼的优越性选取天棚阻尼系数。后将各模态耦合以实现该策略在实际中的运用。在四轮相关路面输入激励下,对整车天棚阻尼主动悬架与整车被动悬架进行时、频域仿真分析,结果表明所提出的整车主动悬架天棚阻尼控制策略对车身三个自由度的运动响应改善效果明显,对车轮的接地性影响较小。     

整车主动悬架系统天棚阻尼控制策略

目前主流的整车悬架天棚阻尼控制思想是基于物理思维,对四分之一天棚阻尼悬架模型进行推广,从而忽视了经典天棚阻尼控制策略背后的数学原理。针对上述问题,从数学原理角度,提出全新的整车悬架天棚阻尼控制策略。提出运用模态解耦的方法对多自由度耦合的整车悬架系统进行解耦,对解耦后各独立的模态振动进行天棚阻尼控制,符合经典天棚阻尼控制针对单自由度振动系统的思想。对各模态振动系统控制时,提出利用临界阻尼的优越性选取天棚阻尼系数。后将各模态耦合以实现该策略在实际中的运用。在四轮相关路面输入激励下,对整车天棚阻尼主动悬架与整车被动悬架进行时、频域仿真分析,结果表明所提出的整车主动悬架天棚阻尼控制策略对车身三个自由度的运动响应改善效果明显,对车轮的接地性影响较小。     

基于逆系统的六自由度机械臂解耦内模控制

六自由度机械臂的强耦合非线性特性加大了机器人控制的难度,为解决这一问题,研究了一种解耦控制方法.基于拉格朗日力学建立六自由度机械臂的动力学模型,并利用逆系统方法推导其逆系统模型,将逆系统模型串联在原系统的前面构成伪线性系统.仿真实验表明,该系统被解耦为6个二阶积分子系统,但建模误差与外部干扰会影响模型的准确性,从而影响...     

新型无接触电能传输系统多负载解耦控制研究

利用无接触感应耦合电能传输系统互感数学模型,研究了多负载时系统的功率传输问题.提出了一种解耦控制策略,在能量拾取侧中增加一个Boost电路.在负载轻载时,以较低开关频率控制Boost电路中功率开关管的通断.当功率开关管关断时,系统向负载传输功率;当功率开关管导通时,系统屏蔽副边负载,实现原边线圈与副边线圈的解耦控制.针对系统有无Boost电路分别进行了PSpice仿真分析.理论分析与仿真结果表明,该控制方法能在多负载系统的单一负载轻载时实现副边线圈与原边线圈的电磁解耦,为多负载无接触感应耦合电能传输系统的稳定运行提供保障.     

基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机解耦控制研究

应用多变量非线性控制逆系统理论，对无轴承永磁同步电机的多变量、非线性、强耦合的控制对象进行了动态解耦控制研究；介绍了逆系统理论，阐述了无轴承永磁同步电机径向力的产生机理，建立了转矩力和径向悬浮力状态方程，分析了基于逆系统理论解耦控制的可行性，推导出基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机转矩力与径向力之间的动态解耦控制算法。仿真结果表明，这种控制策略能够实现转矩力与径向力之间的动态解耦，并且系统具有良好的动、静态性能。     

无轴承异步电机最小二乘支持向量机逆解耦控制

为了实现无轴承异步电机径向悬浮力、转速和磁链的非线性动态解耦控制,提出了基于最小二乘支持向量机逆的解耦控制策略,在分析无轴承异步电机原系统可逆的基础上,首先采用最小二乘支持向量机逼近原系统逆模型,然后将逆模型串接于原系统之前构成伪线性复合系统,将无轴承异步电机线性化解耦成径向二自由度位移子系统、转速子系统以及磁链子系统,最后为了进一步提高整个控制系统性能,为伪线性复合系统设计了闭环控制器,并采用Matlab对控制方法解耦性能进行了仿真.仿真结果表明:该方法能够成功实现无轴承异步电机系统的非线性解耦控制,并且系统具有优良的鲁棒性和动、静态性能,克服了传统解析逆解耦控制方法过分依赖于系统模型的缺点.     

基于PI控制不同解耦补偿控制器的铝合金MIG焊过程MIMO解耦控制仿真

针对铝合金脉冲MIG焊存在多参数强烈耦合并严重影响过程控制稳定性的问题,建立其多输入多输出(MIMO)控制模型.运用多变量控制理论分析系统的耦合程度,基于PI控制器设计前馈补偿解耦、反馈补偿解耦和对角矩阵解耦3种结构的解耦控制系统.介绍它们的结构和算法,分析控制对象的特点,对铝合金脉冲MIG焊过程进行仿真.仿真结果表明,采用对角矩阵解耦PI控制铝合金MIG焊接过程,能取得满意的动态和稳态性能.     

基于解耦双同步和改进V/F的离网逆变器控制研究

离网逆变器三相负载不平衡时,逆变器输出电压同时存在正、负序分量.针对传统控制策略下输出电压存在大量谐波的问题,提出一种基于解耦双同步和改进V/F的离网逆变器控制算法.研究正负序分离变换矩阵、dq坐标下产生的耦合项,使用解耦双同步法、V/F控制解耦后的正、负序电压分量;在Matlab/Simulink中搭建离网逆变器仿真模型.仿真结果表明,三相负载不平衡时,基于解耦双同步和改进V/F控制算法能有效减小离网逆变器输出电压谐波畸变率、提高电压质量、为负载提供优质电能.     

超空泡航行体LPV鲁棒变增益控制

针对超空泡航行体动力学模型存在强非线性及耦合等特点,提出一种基于松弛变量的线性参数变化(LPV)系统鲁棒变增益控制器设计方法.通过对系统中非线性滑行力进行分析变换,将非线性系统转换为含有变参数的线性参变系统,由调度策略得到其多胞形描述形式.为降低系统保守性,在多胞形各顶点设计控制器时引入松弛变量,实现系统矩阵与李雅普诺夫函数解耦,将各顶点控制器进行插值综合后得到依赖参数调节的系统全局控制器.仿真结果表明:所设计的控制器能够使系统快速准确地跟踪给定指令,同时对外界干扰具有一定的鲁棒性.     

负载特性对地震模拟振动台控制性能影响分析

一般试验时将试件与台面视为整体与实际存在较大的差异,严重影响波形的再现精度.针对这一问题,对地震模拟振动台系统与试件依照弹簧-阻尼模型进行建模,并分析了负载质量、频率、阻尼等因素对地震模拟振动台控制性能的影响.仿真分析表明:无论是负载质量、负载频率和负载阻尼在各阶频率处均出现峰值,并且均以第一阶影响为主,与单自由度负载...     

CMP多区压力定量解耦协同控制

化学机械抛光(CMP)过程中由于柔性弹性隔膜的存在使得各区之间压力相互耦合,导致多区压力控制变得复杂化。该文提出了一种基于工作点线性化方法的离线辨识+定量耦合度分析+定量解耦控制的方案。利用工作点线性化方法,离线获得多区压力系统的3输入3输出模型;通过相对增益矩阵方法定量分析出各区之间的耦合程度;采用前馈补偿解耦控制器实现各区压力之间的定量解耦控制。仿真以及实验结果表明:该方案在工程实践中能够实现各区压力的定量解耦控制,使得系统在相同控制算法下获得更快的响应速度以及更小的超调量。     

基于传递矩阵法的振动压实系统动力学分析

振动压实系统在工作过程中,物料受到压实作用而发生弹塑性形变,因而该系统的弹性回复力与位移关系呈现非线性与滞后性.为研究振动压实系统的动力学问题,建立了带有分段曲线不对称滞回环的二自由度系统模型,采用传递矩阵法求解该模型,对该模型中各单元的状态进行相关的数学描述,同时利用仿真软件对数据进行分析,得到的数据与传递矩阵方程的计算结果基本吻合.这表明所提出振动压实系统的传递矩阵模型接近实际情况,对相关系统的动力学分析具有参考价值.     

变频液压调速系统的一种磁场定向解耦控制方法

通过改变液压泵的驱动器以调节液压马达转速, 并建立了变频液压调速系统的数学模型和仿真模型, 设计了3个PI调节器, 在此基础上研究液压系统的主要参数对变频液压调速系统动态特性的影响. 仿真结果表明: 该解耦方法可以改善变频液压调速系统的动态响应;液压马达速度响应的稳态时间为0.5 s, 超调量小于10%;控制腔容积的变化对系统动态特性影响最大, 控制腔容积增加, 系统的调整时间延长, 超调量和振荡次数增加;液压元件的泄漏系数增加将使系统的调整时间延长;负载取值的变化对系统没有明显影响.     

磁悬浮开关磁阻电机的支持向量机逆全解耦控制

针对磁悬浮开关磁阻电机( BSRM)运行过程中容易出现磁饱和现象、并且转矩和径向两自由度悬浮力之间存在严重的非线性强耦合影响,数学模型建立以及解耦控制难度大的问题,新建了考虑磁饱和效应的数学模型.提出了一种基于最小二乘支持向量机( LS-SVM)的逆模型构建以及解耦控制方法,实现了径向两自由度悬浮力和转矩的全解耦控制,并且利用dSPACE系统进行了闭环解耦控制系统的运行试验,以验证模型良好的解耦效果以及对参数变化的较强鲁棒性.结果表明,该方法融合了LS-SVM的非线性逼近能力与逆系统方法的解耦线性化特点,具有较强的自适应性和鲁棒性,可以克服以基于无磁饱和假设的各种数学模型为基础的解耦控制方法不适用于BSRM磁饱和工况的缺陷.     

五自由度磁轴承系统的α阶逆系统解耦控制

采用α阶逆系统理论对五自由度磁轴承系统进行解耦控制.在建立磁轴承系统状态方程的基础上,对该系统进行了基于逆系统理论的线性解耦,并根据时间乘以误差绝对值积分(integral of time-weighted absolute error,ITAE)最小评价准则设计了闭环控制器.仿真和试验表明,α阶逆系统解耦后系统各自由度之间不存在耦合,解耦控制器与PID控制器相比,具有更好的动态特性和静态特性.     

配电网静止无功补偿器的解耦控制策略

在配电网中,静止无功补偿器(D-STATCOM)可以起到稳定接入点电压,有效地降低网损率和提高功率因数及防止非线性负荷的作用。但是D-STATCOM在d-q坐标系下是一个非线性、强耦合的系统,需要进行解耦控制,因为对其进行解耦控制可以保证输出电流快速无差地跟踪整定值。研究D-STATCOM的解耦控制策略,通过对其基本结构进行分析,得到了耦合项的模型。采用模糊免疫PI控制和前馈解耦控制相结合的方法将原系统进行线性化的解耦,避免了有功和无功电流的耦合作用。最后运用MATLAB进行仿真。仿真结果表明,所提解耦控制策略性能优良、结构简单、容易实现。     

模糊-自适应神经元解耦控制在VAV中的应用

采用模糊控制器和自适应神经元解耦补偿器的解耦控制技术 ,对耦合强烈的具有变风量空调系统传递函数矩阵形式的 4维传递函数矩阵系统进行解耦控制。通过解耦系统仿真研究 ,为变风量空调系统的解耦控制提供了有效的方法