机电伺服系统摩擦补偿的自适应滑模控制

为补偿影响机电伺服系统性能的非线性摩擦,提出一种以LuGre摩擦模型为基础的、能实现PID滑模面参数在线估计的滑模自适应控制器。采用李亚普诺夫函数证明系统的稳定性。仿真实验结果表明系统具有良好的跟踪性能。     

非线性摩擦干扰下伺服系统模糊趋近律滑模控制

针对伺服系统由于受非线性摩擦力的影响而产生的"爬行"和"平顶"现象,提出了模糊趋近律方法,设计了基于T-S模糊模型趋近律的滑模控制器,并进行了实验和仿真研究. 实验和仿真结果表明:所设计的控制器能有效地消除低速"爬行"和"平顶"现象,提高伺服系统的跟踪精度;同时该控制器能显著降低常规趋近律滑模控制器的抖振问题,改善控制品质. 该控制器适用于控制品质要求高的伺服系统.     

带摩擦补偿的滚珠丝杠副进给系统自适应滑模控制

为了提高滚珠丝杠副进给系统的跟踪性能,采用了带摩擦补偿的自适应滑模控制方法.基于滚珠丝杠副进给系统轴向振动特性建立了两自由度的质量模型,根据模型的状态方程设计了系统的反演滑模控制器,考虑到外界干扰的影响设计了带自适应律的自适应滑模控制器.采用基于Stribeck摩擦模型的摩擦补偿方法和遗传算法对滚珠丝杠副进给实验台的Stribeck摩擦模型进行了参数辨识.采用建立的控制方法在实验台上进行了轨迹跟踪实验.实验结果表明:在没有使用摩擦补偿情况下自适应滑模控制器最大跟踪误差为31.85μm;使用带摩擦补偿的自适应滑模控制器,其最大跟踪误差减小为15.55μm.实验结果证明了针对滚珠丝杠副进给系统轴向振动特性模型设计的自适应滑模控制器具有较高的跟踪性能,并且采用带摩擦补偿的自适应滑模控制方法显著提高了滚珠丝杠进给系统的跟踪精度.     

利用数控机床换向特性分析的摩擦误差补偿方法

为提高数控机床加工精度,降低数控机床换向时由摩擦引起的误差,并针对传统摩擦误差补偿方法难以获得最优补偿脉冲参数的问题,提出了一种基于数控机床换向特性分析的摩擦误差补偿方法。通过理论分析及实验数据对比,总结了不同参数补偿脉冲对数控机床伺服进给系统换向处运动特性的影响规律,并根据该规律推导出合理补偿脉冲参数的准则。依据该准则,通过采集数控机床运行过程中的相关信息,计算出补偿脉冲参数。按照计算所得参数设置补偿脉冲,实现对摩擦误差的补偿。在搭建的开放式数控系统平台上所进行的摩擦误差补偿实验表明,该方法可在不同工况下使伺服进给系统换向处附近绝对误差峰值及绝对误差平均值分别下降70%及50%,验证了该方法的有效性及可行性。     

液压伺服系统中基于模型的摩擦补偿

0.引言与摩擦充分适应是位置和力量控制器必须做到的,有严格的性能规格。摩擦能大大减少驱动器的力或扭矩,损失甚至可以在任何位置从10-15%上升到30%。使用基于模型和非基于模型的方法可以做到补偿摩擦。本文主要讨论前者,从根本上说需要该控制器必须提供摩擦的定量信息。     

采用摩擦补偿的弹药传输机械臂自适应终端滑模控制

为处理某自行火炮弹药传输机械臂系统在负载变化和非线性摩擦干扰情况下的快速定位控制问题,构造了一种结合自适应思想的新型非奇异快速终端滑模控制策略.建立了负载变化及非线性摩擦干扰情况下的弹药传输机械臂动力学方程.为避免控制器产生奇异问题和改进控制器到达滑模面的速度,采用一种新型非奇异快速终端滑模控制策略,设计了弹药传输机械臂的控制律.针对系统不确定上界难以确定的问题,采用自适应律估计系统的不确定上界,并利用Lyapunov准则证明了系统状态的有限时间收敛.为实现系统非线性摩擦补偿控制,使用遗传算法对建立的Stribeck模型进行参数辨识.不同负载工况下弹药传输机械臂实验结果表明:文中设计的控制器实现了负载变化和非线性摩擦情况下弹药传输机械臂的快速准确定位,具有良好的鲁棒性,控制策略合理有效.     

基于滑模变结构控制的液压伺服系统超低速轨迹跟踪

为了实现液压伺服系统大摩擦力矩下的超低速轨迹精确跟踪,分析了系统中存在的非线性摩擦特性及摩擦模型.针对中空液压电机液压伺服系统,设计了基于趋近率的滑模变结构控制器,进行了阀控中空液压电机伺服系统实验研究.结果表明:滑模变结构控制方案较PD控制策略具有更好的动、静态特性以及对参数变化和外界干扰的鲁棒性,实现超低速下的大摩擦力矩补偿.     

电液位置伺服系统的前馈补偿滑模PI控制

针对不确定性电液位置伺服系统的跟踪控制问题，提出了一种前馈补偿滑模ＰＩ控制方法．经仿真表明：该方法对存在外扰和模型不确定性的电液伺服系统具有强的鲁棒性和良好的跟踪特性．     

数控机床伺服系统驱动控制研究

本文采用西门子S7-200作为控制核心,通过伺服电机驱动器驱动伺服电机的运行,从而控制数控机床X、Y、Z轴的运动。本文介绍了系统的总体设计方案,硬件设计和软件设计。经实际调试,该方案能实现数控机床伺服系统的有效控制。     

模糊逻辑及神经网络动态摩擦和死区补偿的机器人滑模变控制

针对机器人中存在非线性不确性项LuGre动态摩擦和非对称死区的问题,提出采用模糊RBF神经网络及模糊逻辑分别对动态摩擦及死区进行补偿,且实时、自适应训练非线性动态摩擦项及非对称死区项的参数,实现对实际机器人系统准确再现的滑模变鲁棒控制算法,并论证了该算法的Lyapunov稳定性。通过在2自由度机器人上的仿真,证明该算法提高了机器人轨迹跟踪精度、控制力矩及摩擦力矩两者的稳定性。同时发现了该机器人控制力矩的脉冲式补偿误差、摩擦模型中存在类菱形吸引子、缺乏死区补偿将导致控制系统极限环振荡等非线性动力学现象,以及死区逆模型中ε的估计对系统的精度有决定性作用。     

基于滑模观测器的电动汽车最大牵引力估计

为实现双电机四轮驱动电动车在不同路面的最大驱动力, 提出了基于LuGre摩擦动力学模型和滑模观测器(SMO： Sliding Mode Observer)的牵引力控制策略。利用LuGre动力学模型中反应路面条件的参数θ, 实现路面条件在线辨识。通过SMO对电动汽车在纵向行车工况下、 轮胎小滑移率时, 主动估计路面条件参数θ, 进而估算其最佳滑移率, 获得路面可提供的最大牵引力。同时采用动态饱和非线性控制策略限制电机的最大输出力矩, 保证电动车在不同路面条件下防滑行驶。仿真实验表明, 基于滑模观测器的最佳滑移率估计方法可在不同路面条件下提供电动汽车最大牵引力, 对汽车行驶的主动安全性有重要意义。     

基于模糊滑模控制的主动队列管理算法

针对动态网络的拥塞问题,提出一种主动队列管理(AQM)算法·该算法基于模糊滑模控制器(FSMC)设计,适合于动态网络流量的变化·模糊控制的加入,缩短了到达时间,改善了滑模控制的抖振现象·对于TCP/IP网络中存在的网络模型的不确定性、网络参数的时变性以及非TCP适应流所引起的网络抖动,该算法具有很强的鲁棒性·仿真结果表明该方法可以使队列长度快速收敛到设定值,同时维持较小的队列振荡,尤其是在网络条件变化的情况下,该算法优于传统的PI控制、模糊控制和传统的滑模控制·     

基于滑模观测器的卫星姿态控制系统滑模容错控制

针对卫星姿态控制系统执行机构故障,设计了基于滑模观测器的滑模容错控制律.采用迭代学习算法在线调节观测器滑模项切换增益,设计滑模观测器估计卫星姿态和角速度.在此基础上,将执行机构故障作为系统的未知动态,提出一种对卫星姿态控制系统执行机构故障不敏感的滑模容错控制方法.该方法利用系统输入和状态信息,结合动力学特性实现未知动态估计,以此设计滑模控制律.通过数字仿真验证了该容错控制方法的有效性.     

数控机床伺服系统自适应模糊控制研究

为了提高数控机床伺服系统的稳定性和控制精度,使系统具有较好的抗干扰和自适应能力,建立了数控机床伺服系统的数学模型,论述模糊自适应控制原理,确定了e、e&和U的隶属度函数及其赋值表,通过计算求出K1、K2、K3的值,在此基础上建立系统的控制规则,利用MATLAB/Simulink与模糊控制相结合对系统进行动态仿真,从仿真曲线分析得出结论:在加入白噪声后,系统依然稳定.由此可得:自适应模糊控制的自适应能力强,可以提高机床伺服系统的稳定性和控制精度,使机床伺服系统有较强的鲁棒性.     

电动静液作动器的自适应变阻尼滑模控制

针对电动静液作动器（EHA）死区影响和参数不确定性造成的扰动问题,在变阻尼滑模控制（DV-SMC）的基础上提出了一种新型自适应变阻尼滑模（ADV-SMC）控制方法.该方法通过滑模控制的鲁棒性克服摩擦和外部扰动的影响,同时采用变阻尼方法抑制阶跃响应的超调,通过引入跟踪误差驱动的参数自适应律在线估计系统未知参数来抑制参数不确定性,进一步提高系统的位置跟踪性能.在稳定性证明的基础上,通过仿真分析验证了本文所提出控制策略的有效性.      

基于应变模态的数控机床滚动轴承可靠性检测方法

为了解决传统方法对物理参数的改变不敏感,只能对整个滚动轴承可靠性进行检测,无法针对不同测点获取可靠性检测结果,检测准确性低的弊端,通过应变模态研究数控机床滚动轴承可靠性检测问题。对各点的应变响应进行测量,得到应变振型。数控机床滚动轴承出现损伤后,应变模态一定会出现变化,同时损伤程度越大,这种变化越显著,滚动轴承可靠性越低。在对滚动轴承损伤进行识别的过程中,将应变模态差向量中元素最大绝对值作为依据,获取可靠性很低的位置。将应变模态改变率作为检测数控机床滚动轴承可靠性的敏感指标,对数控机床滚动轴承进行可靠性检测,对滚动轴承损伤前后前三阶应变模态进行提取,获取应变模态改变率,绘制曲线图,将突变部分当成损伤部分,完成对滚动轴承的可靠性检测。实验结果表明:所提方法可有效检测滚动轴承某一位置的可靠性;对数控机床滚动轴承可靠性检测结果最准确。可见所提方法能够获取不同测点的检测结果,检测准确性高。     

基于非奇异终端滑模的单级倒立摆摆角控制

针对扰动因素影响下的单级倒立摆摆角控制问题,设计一种基于非奇异终端滑模的单级倒立摆控制器.首先,通过牛顿-欧拉方法建立系统的模型,并将其表示成状态空间模型形式.然后,为了实现系统输出变量的有限时间收敛,采用非奇异终端滑模控制方法设计系统摆角控制器,同时应用Lyapunov稳定性方法对闭环系统的有限时间稳定进行了证明.最后,对所提控制方法进行了仿真验证,结果表明了所设计控制方法的有效性.     

电接触滑动摩擦磨损试验机的研制

为了研究电接触导线材料的摩擦磨损性能，自行研制了一台新型电接触滑动摩擦磨损试验机。本试验机既可测电接触材料的干滑动摩擦磨损特性，也可测电接触条件下的滑动摩擦磨损特性。该设备结构简单、操作方便，测量数据准确，可在一定范围内实现电压、电流、载荷、速度的单、多因素控制，可有效地对不同的电接触材料进行摩擦学性能研究。     

基于模糊补偿的塔式起重机自适应模糊滑模控制

塔式起重机在工作时,负载会产生摆动,且系统具有欠驱动性、非线性和强耦合性的特征,定位与消摆控制难度大。大多数现有控制方法未考虑系统的摩擦项或者考虑系统摩擦项时由固定公式计算得出,而工程实际应用中摩擦项易受到工作环境的影响,引起控制效果的降低。为解决上述问题,本文提出了一种基于模糊补偿的自适应模糊滑模控制器。首先,通过对原有的系统动力学模型进行改造,构造出新的动力学模型,解决了系统由于欠驱动特性导致控制律难以设计的问题。随后采用模糊逼近的方式对系统的摩擦项进行逼近,解决了不确定性的工作环境对摩擦项的影响。其次在此基础上与滑模控制理论相结合设计控制器,并经严格的稳定性分析,证明了系统是渐进稳定的。最后,经仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于干扰观测器的小卫星自适应积分滑模姿态控制

针对飞轮摩擦力矩和外界干扰力矩对小卫星姿态控制精度的影响,设计了一种自适应积分滑模控制器。首先通过设计干扰观测器来补偿飞轮摩擦力矩,并给出了干扰观测器能稳定工作的条件。针对滑模控制器存在的抖振问题,通过对切换增益设计自适应律来减弱抖振,然后基于干扰观测器和自适应律设计了自适应积分滑模控制器,理论证明了该控制器的稳定性。最后通过对小卫星姿态控制进行数字仿真,在控制器作用下,小卫星实现了 0.001°的控制精度,同时具有较小的抖振幅度,证明了所设计控制器的优越性。