阀控非对称缸系统鲁棒反馈线性化控制

针对阀控非对称缸液压系统存在不确定性和干扰问题,提出综合滑模变结构控制与反馈线性化控制的鲁棒反馈线性化控制策略.利用反馈线性化控制提高非线性系统控制精度,利用变结构控制补偿外界干扰与系统不确定性,并采用边界层法减少滑模变结构控制可能导致系统高频抖动.针对位移信号直接微分得到的加速度信号存在高频噪声问题,提出利用改进二阶滑模算法抑制干扰的影响.通过建立统一的阀控非对称缸液压伺服系统非线性数学模型,以时变负载力扰动为例对系统的动态特性进行了研究,结果表明:鲁棒反馈线性化策略能有效抑制外界的干扰和负载力扰动对液压位置追踪精度的影响,提高了液压控制系统的精度和鲁棒性.     

大型水压机操纵系统间隙在线补偿

大型水压机操纵系统的凸轮顶杆与阀杆的间隙影响了水压机的控制精度和零部件更换的频率,为了保证水压机间隙增大情况下的控制精度和系统继续工作能力,提高水压机间隙故障的容错能力,通过检测操纵系统中油缸压力瞬变时的凸轮转角,与无间隙时的凸轮转角对比,对间隙量进行在线检测并补偿,并采用模糊PID补偿策略提高补偿精度。通过模拟间隙为5 mm和10 mm的工况,对在线补偿策略进行实验验证,对比无补偿策略和有补偿策略作用下的系统位移响应特性。研究结果表明:该在线补偿策略能有效地解决大型水压机操纵系统的间隙补偿问题,对提高水压机的控制精度、减少零部件的更换频率有一定作用。     

混动电动轮自卸车电制动非线性变结构励磁控制

针对混动电动轮自卸车(HMDT)电制动励磁控制非线性和负载干扰较大的时变不确定性,对整车稳定性特别是电池寿命的影响,提出一种反馈精确线性化控制与滑模控制相结合的非线性变结构控制(NVSC)励磁控制策略.建立电制动励磁控制SISO二阶非线性模型,对模型精确线性化处理;应用滑模变结构控制设计了转速闭环励磁控制器,考虑矿山恶劣工况下为了削弱系统抖振、保证车速和制动电流稳定,设计了Luenberger负载干扰状态观测器.MATLAB仿真与实验结果表明:NVSC控制器相比PID控制除了具有动态性能好、响应快等优点外,在负载干扰波动下,电机转速和制动回馈电流保持稳定,系统鲁棒性好,保证了HMDT电池寿命和整车稳定.     

质子交换膜燃料电池过氧比LQR最优控制策略

建立了质子交换膜燃料电池空气供给系统六阶模型。将神经网络前馈控制分别结合PID控制及线性二次型调节器（LQR）控制,来比较两种复合控制策略在燃料电池变载情况下过氧比的快速响应情况。在LQR控制策略中,首先通过单一平衡点进行模型线性化以获取状态反馈增益及降维状态观测器增益。仿真结果表明,基于单平衡点线性化的LQR结合神经网络前馈的复合控制策略在全工况范围内明显优于神经网络前馈加PID的控制策略。针对偏离平衡点较远工况处控制效果有所下降的情况,进一步采用多平衡点线性化的方法,优化设计LQR以动态调整相应增益,结果表明多平衡点LQR控制方法在过氧比控制中展现出最佳的快速响应性和稳定性。     

三相电压型PWM整流器精确线性化和滑模控制研究

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型PWM整流器(VSR)的非线性数学模型,针对有功电流和无功电流强耦合的特点,提出一种基于该坐标系下的电压和电流双闭环控制算法,其中电压外环采用滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略,最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了对比仿真,结果表明,该复合控制方案结合了两者的优点,使VSR既具有变结构控制良好的鲁棒性,又能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能。     

飞行模拟器操纵负荷系统内回路的逆模型控制

为了改善基于力回路的飞行模拟器操纵负荷系统的力感模拟逼真度,分析了内回路跟踪性能对力感模拟逼真度的影响;在基于结构不变性原理抑制多余力的基础上,提出了比例结合前馈逆模型补偿的复合控制策略,在不影响内回路稳定性的前提下,该复合控制策略能有效拓展内回路的频宽.仿真结果显示,该复合控制策略提高了内回路的跟踪性能.在基于RT-LAB的快速原型控制实验平台上进行了半实物仿真实验,结果表明该控制策略可以明显改善内回路的跟踪性能,从而显著提高操纵负荷系统力感模拟的逼真度.     

模糊自整定 PI 控制的 EPS 研究与设计

针对应急电源带非线性负载时存在波形畸变和负载切换动态性能差等问题, 通过对系统带有不同负载传 递函数的分析, 提出了模糊自整定 PI 控制与三闭环控制相结合的复合控制策略。 通过系统仿真, 将该复合控 制策略应用于 DSP(Digital Signal Processing)控制的 1 kW 应急电源样机上。 实验结果表明, 该控制策略具有良 好的动态性能和较强的谐波抑制能力。     

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。     

CCM Buck变换器的精确反馈线性化滑模变结构控制

利用非线性系统的微分几何理论,在CCM Buck变换器仿射非线性模型的基础上,推导出了对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,得到了Buck变换器的精确反馈线性化模型。在此模型的基础上,选取线性切换函数和指数趋近律,设计了滑模变结构控制器.对比研究表明,所提出的精确反馈线性化滑模变结构控制策略具有良好的动态响应调节和稳态误差调节特性,表现出更强的鲁棒性.     

飞机液压系统流量负载模拟复合控制策略

飞机液压系统流量负载模拟是为了模拟实际飞机液压功能子系统正常工作时所需要的流量.设计了飞机液压系统流量负载模拟系统,理论推导了流量控制阀以及系统的数学模型.针对常规PID控制难以协调鲁棒性和快速性之间的矛盾,提出了自校正调节器和模糊参数自整定PID控制器相结合的复合控制策略.通过Matlab/simulink仿真研究,验证了该方法能够有效提高飞机液压系统负载模拟流量跟踪性能和抗干扰能力.     

状态反馈非线性TCR无功补偿系统仿真研究

建立了带有TCR的单机无穷大系统的非线性状态方程,用以简化和模拟实际电力系统。在此基础上运用状态反馈精确线性化方法将上述系统精确线性化,并得出了TCR的非线性控制规律。为了验证控制策略的正确性,借助ARENE数字仿真软件予以实现。结果分析表明由于该方法考虑了电力系统的非线性特性,可以动态补偿输电系统中的无功功率并同时起到稳定电压的作用,并且在负载发生变化时仍能保证其有效性。     

飞行模拟器电动式操纵负荷系统控制策略

操纵系统的控制策略是力伺服系统加载的关键技术。以电动式力伺服系统为加载方式的飞行模拟器操纵负荷系统,采用上位机力闲环PID控制、电流环PI控制与多余力矩补偿相结合的策略实施控制。仿真结果显示：分别加入力闭环和电流环控制后,系统的超调量减小,跟随性能较好;采用角速度力矩补偿法,系统多余力矩下降了90％。实际控制效果进一步表明,双环与力矩补偿相结合的复合控制策略可有效减小系统多余力矩,控制稳态误差。该研究可为构造操纵飞行模拟器负荷系统样机提供理论依据。     

径向柱塞泵电液比例排量的模糊积分复合控制

在液压控制系统中,采用传统的PID控制策略难以达到高精度的要求。本文提出一种模糊-积分复合控制策略,大偏差时采用模糊控制,小偏差时采用积分控制,由此构造的控制器满足液压系统响应速度快,超调小,没有稳态误差的要求。     

一类非线性系统的RBF神经网络滑模控制及应用

针对一类模型不精确的非线性系统,提出了一种RBF神经网络与滑模控制策略。RBF神经网络在一定条件下可以任意精度逼近非线性函数,且具有较强的自学习、自适应和组织能力。因此,将其与滑模变结构控制策略相结合,应用于非线性系统中。实验结果表明:其克服了传统滑模变结构控制中的振颤问题,同时,继承了滑模变结构控制所具有的快速性能好、鲁棒性强和抗干扰性能优良的特点。     

液压系统的压力–速度复合控制策略

以由比例溢流阀与比例调速阀控制的阀控缸系统为研究对象，建立液压系统动力学模型；基于LuGre模型对推进液压缸摩擦力进行补偿；建立鬃毛观测器对阀芯运动特性进行估计并通过Lyapunov第一法证明观测器的稳定性；将液压系统的不确定性和外负载干扰进行整合，并选取自适应率进行估计；基于反步积分自适应控制算法，提出了一种压力-速度复合控制策略并对其稳定性进行验证。以液压缸速度控制为基础，将压力误差引入速度期望，实现阀控缸系统的压力-流量复合控制。建立AMESimMatlab阀控缸系统联合仿真平台来对压力-速度复合控制策略性能进行分析。仿真结果表明：压力-速度复合控制器在阀控缸系统速度调节、突变负载以及负载扰动等工况下均具有良好的控制性能；比例溢流阀溢流量的控制有效减小了系统压力的波动和超调；改变压力误差占比可有效改变地层突变时的压力、速度误差分配，在实际工程中，可根据需要通过改变压力误差占比来对复合控制的误差进行分配。     

应用神经网络的变流器波形复合控制策略

针对港口现有岸电电源产品所采用控制策略的不足，研究分析了岸电电源PWM可逆变流器数学模型在DQ坐标系下的特点，提出了一种基于改进的重复控制和神经网络内模控制的变流器输出波形复合控制策略.采用BP神经网络结构作为内模控制器的预估模型和控制器，神经网络预估模型可在线学习建立与被控对象相匹配的精确模型，神经网络控制器动态响应快，输出无静差，扰抗性好.实验证明，应用该复合控制策略的系统整流功率因数接近于1；供电非线性混合负载输出波形失真率低于2%；动态响应快，在2个周期内恢复稳定输出.     

电液伺服振动台的流量非线性补偿控制

针对电液伺服振动台由于流量非线性导致的加速度振动信号波形失真现象,提出一种基于流量非线性逆模型的补偿控制策略.通过节流方程,建立滑阀两腔的非线性流量方程,结合液压系统连续性方程和受力平衡方程,获得电液伺服振动台的非线性模型,同时根据稳态点附近的泰勒方程,给出液压非线性系统的线性化控制模型;在考虑系统最大动出力的基础上,引入与负载压力相关的流量非线性补偿函数,使得补偿后的伺服阀流量与阀芯位移成线性关系.仿真与实验结果表明,该流量非线性补偿控制方法能有效降低加速度振动信号的波形失真现象,提高振动信号的跟踪精度.     

单电感双输出Buck变换器的非线性控制方法研究

为了减小单电感双输出Buck变换器输出支路间的交叉影响,提出了基于精确反馈线性化的滑模变结构控制。以工作于电感电流连续导电模式的单电感双输出Buck变换器为研究对象,介绍了其工作原理和开关状态,建立了仿射非线性模型,在此基础上,将滑模变结构控制应用于精确反馈线性化控制,得到系统的非线性控制律,弥补了精确反馈线性化对精确数学模型依赖的缺陷,提高了系统鲁棒性。仿真结果表明,所提控制方法比传统的峰值电流型控制方法具有更好的调节性能,并能有效地减小系统的交叉调节。最后,由设计的实验电路进一步验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

非线性控制系统的控制策略研究

本文详细论述了非线性控制系统的控制策略问题。主要对Lyapunov方法,微分几何控制方法,滑模变结构控制,精确线性化方法及反向递推方法进行了详细的介绍。采用综合的非线性控制策略是解决控制系统非线性的重要措施。     

液压挖掘机并联混合节能动力系统多目标优化控制策略

针对采用电容蓄能进行能量回收的并联式液压挖掘机混合动力系统提高能量效率和降低转矩变化幅度的问题,提出了一种基于实时优化力矩分配的新型多目标优化控制策略。根据负载特性将由电动机/发电机与柴油机构成的混合动力装置的工况分为高负载和低负载两个采用不同目标转速的工作区,通过曲线拟合对定转速下转矩与能量效率特性关系进行建模,构建以转矩为变量的目标函数,并通过惩罚函数对转矩变化幅度进行限制,提高系统的能量效率并降低转矩变化对系统机械结构的损害。采用仿真程序和模拟实验平台分别进行了实验,以验证该策略的效果。实验结果表明:与固定比例转矩策略相比,系统的最大转矩变化幅度降低了37.9%,总体能量损耗和燃油损耗分别降低了8.74%和8.9%。采用该控制策略后,系统在提供相近的功率输出特性的情况下,其总体的能量消耗、燃油消耗和转矩特性均得到了改善。