基于ARM的加工高次非球面控制器研究

本文采用了ARM微处理器为主控核心,设计必要的外围扩展电路,构成高性能的三轴伺服运动控制器,改变以往传统单片机运算能力不足的缺点。与采用传统的MCU设计的三轴伺服运动控制器相比,该控制器具有较高的集成度和灵活性,便于用户实现较为复杂的算法。对三轴伺服运动控制器在非球面加工中的应用进行了分析,通过实验验证了控制器的稳定性,能够满足三轴伺服运动控制器的需要,在数控机床的控制中有重要的应用价值。     

考虑非线性摩擦的电动伺服缸加载系统鲁棒自适应控制

非线性摩擦、外界扰动以及参数不确定性对电动伺服缸加载系统加载精度和响应特性带来不利影响。针对该问题,引入LuGre非线性摩擦模型,建立了电动伺服加载系统动力学模型,将非线性摩擦纳入系统总扰动中,设计了一种鲁棒自适应控制器(ARC);应用Lyapunov稳定性理论证明了所设计的鲁棒自适应控制器的稳定性。经仿真表明,相较于传统PD控制器,本文所设计的ARC控制器能使电动伺服缸加载系统具有更优的加载力跟踪精度和良好的鲁棒性。     

雷达中伺服驱动单元设计应用

雷达伺服分系统包括天线方位伺服部分和天线俯仰伺服部分。伺服分系统的方位驱动分机和俯仰驱动分机内,都有一个结构和原理完全相同的控制器。它由可控硅触发器、输出电流、电压采样以及反馈电路电源电路等部分组成。天线方位伺服部分的作用,是手动或计算机操纵天线,将天线调定在0°～360°范围内的任意给定位置上,均能实现天线1～3r/min自动环扫（PPI状态）,通过计算机可改变天线的转速。天线俯仰伺服分机的作用,是手动或计算机操纵天线,将天线调定在0°到88°范围内的任意给定的位置上,均能实现天线1°～360°范围内自动俯仰（RHI状态）,通过计算机可改变自动俯仰的速度及扫描范围。     

双电机独立驱动方程式赛车横摆力矩控制策略

为提高电动方程式赛车的操纵稳定性,文章提出一种后置双电机独立驱动方程式赛车直接横摆力矩双层控制策略。上层为直接横摆力矩控制器,分别设计基于横摆角速度的模糊控制器、基于质心侧偏角的模糊控制器和联合模糊控制器;下层为驱动力分配控制器,依据电机特性平均分配直接横摆力矩。基于CarSim与Simulink仿真环境,选取双移线工况进行联合仿真验证控制策略的效果;设计硬件在环试验平台,验证直接横摆力矩控制策略。试验结果表明：横摆力矩控制策略能有效保障车辆的操纵稳定性;低速时,可以实现助力转向;高速时,质心侧偏角控制在2.5°以内,实现稳定性控制。     

液压四足机器人髋关节的鲁棒自适应动态面控制

液压四足机器人髋关节由伺服阀控缸系统构成,是机械腿的关键组成部分.它的控制性能直接影响着机械腿甚至机器人的运动控制精度.因为髋关节工作情况的复杂性和阀控缸系统自身的非线性,使得传统控制算法无法满足机器人运动性能指标的要求.由此,本文对液压四足机器人髋关节伺服阀控缸系统的控制方法进行了研究.首先通过对髋关节工作条件的分析完成了伺服阀控缸的数学建模,然后基于鲁棒自适应动态面的控制算法设计了伺服阀控缸系统的控制器,并从李雅普诺夫稳定判据的角度证明了系统的稳定性.最后通过Matlab与AMESim的联合仿真,对鲁棒自适应动态面与传统PID及普通动态面的控制效果做出对比,证明了所研究算法的有效性.      

单轴高精度运动控制器设计

论文介绍高精度直流伺服驱动系统在自动化行业中的应用,对传统伺服驱动器和目前主流伺服驱动器系统框图做了简要的分析介绍,对比优缺点,根据开放式、模块化设计思想提出改良的伺服驱动器系统设计思路。应用开放式、模块化设计思想,采用融合高性能MCU微型控单元的数字信号控制器STM32F103ZET6作为控制核心,开发出一种高精度、高可靠性、小体积、高集成度的伺服运动控制器。详细介绍伺服运动控制器的模块化硬件设计、抗干扰处理、容错处理;详细分析运动控制三闭环PID控制算法。本设计可应用于机器人的各种运动控制及工业中的高精度运动控制中。     

天气雷达天线伺服控制系统研究

介绍了某天气雷达天线伺服控制系统的设计,提出了解决伺服带宽的方法:伺服系统环路设计中采用凹口滤波器技术、串联滞后补偿网络、加速度负反馈技术和复合控制技术来抑制伺服系统结构谐振频率进而提高伺服系统带宽;采用Bang-Bang控制技术加快系统快速性,较好的解决了伺服控制系统设计中系统快速性和系统稳定性的问题;实际应用表明,该天线伺服控制系统设计方案是合理的成功的。     

基于Pro/Mechanism虚拟仿真的六自由度平台实时运动控制

针对一种3-2-1型六自由度运动平台,建立其三雏模型.应用Pro/E(Pro/Engineer)软件的机构仿真模块Pro/Mechanism进行平台姿态的运动学仿真,经过仿真导出的6个驱动电动伺服缸的运动规律被适当处理后,直接作为6个驱动电动伺服缸的实际输入指令,在计算机的控制下6个电动伺服缸可以按照仿真时所设定的规律运动,从而使基于虚拟仿真则可实现六自由度平台的实时运动控制,而不需要设计者事先自行建立平台并通过正解或逆解的数学模型来进行实时解算.     

中空式电液伺服马达中摩擦力矩的动态补偿

针对大体积飞行器仿真试验时的重力偏载情况,设计制造了一种仿真转台用中空式电液伺服马达.对影响其超低速跟踪性能的摩擦力矩进行了分析,建立了大摩擦力矩条件下的中空马达数学模型.设计了一种基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制器.为验证该控制器的有效性,进行了不同输入下的数值仿真及试验研究.结果表明,与传统的PID控制相比,基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制能够更好地实现马达的低速性能.     

基于LuGre模型的电液伺服马达摩擦力矩补偿

针对大体积飞行器仿真试验时的重力偏载情况,设计并制造了一种仿真转台用中空式电液伺服马达。对影响其超低速跟踪性能的摩擦力矩进行了分析,建立了大摩擦力矩条件下的中空马达数学模型。设计了一种基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制器。为验证该控制器的有效性,进行了不同输入下的数值仿真及试验研究。结果表明与传统的PID控制相比,基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制能够更好地实现马达的低速性能。     

110m大射电望远镜的两自由度复合控制器设计

针对110m大射电望远镜结构柔性大、固有频率低的特点,本文在传统伺服控制的基础上进一步考虑副反射面支撑结构对指向精度的影响,提出了一种两自由度复合控制器.该控制器由内外两环构成,外环是基于广义比例积分(Generalized Proportional Integral,GPI)的鲁棒控制器,其以副反射面支撑结构的振动量为输入,确定伺服的参考指令;内环利用线性二次型高斯(Linear Quadratic Gaussian,LQG)控制器以外环输出为参考,对天线伺服驱动部分进行控制.与目前已有的大口径天线控制方法相比,该控制器既可以有效抑制驱动部分的柔性振动,又能抑制副反射面的振动,进而提高大口径天线的指向精度.本文以等效天线模型为控制对象.通过数值仿真验证了该方法的可行性.     

大范围视觉伺服方法在空间机器人上的应用

为了克服人工维护卫星危险性高及成本昂贵等种种弊端,采用在卫星主体上安装一个空间机械臂、臂的末端安装单目摄像机的方法,无需远程遥操作控制,即可利用手眼视觉控制机械臂完成卫星的自我维护.在传统的基于位置的视觉伺服(PBVS)与基于图像的视觉伺服(IBVS)基础上,提出一种复合视觉伺服控制方法,通过在线估计目标的深度和旋转姿态来选择PBVS和IBVS控制器.该方法既具有两种伺服方法各自的优点,又保证了图像空间与笛卡尔空间轨迹的可控性.大范围运动(尤其是涉及到旋转伺服)时选择PBVS控制器,小范围运动时则使用IBVS控制器,从而实现了空间机器人的大范围完全自主视觉伺服控制.针对空间环境的特殊性,设计并实现了一种合作目标识别方法,确保了伺服系统能够在复杂的环境下快速稳定地提取伺服特征.实验结果表明,该方法在进行大范围视觉伺服时,伺服定位准确,对采样和标定误差具有鲁棒性.     

一种机载稳定平台伺服控制系统的设计与实现

介绍了一种机载四框架两轴陀螺稳定平台的工作原理及伺服控制电子线路设计的主要内容,并对控制系统俯仰速率稳定回路进行了数字仿真.提出通过平方滞后校正环节提高系统稳定精度,结果表明该稳定平台伺服控制系统设计有效可行.     

虚拟参考反馈校正控制在转台系统中的应用

三轴转台是一种标定航空航天惯性元器件的测试设备,为提高三轴转台的工作精度,需要考虑转台伺服控制系统中对象模型的不确定性。本文将基于数据驱动的虚拟参考反馈校正控制方法应用于三轴转台的伺服控制设计,通过离线优化控制器参数可以很好地矫正伺服控制系统。仿真试验可以看出所提的控制器设计方法简单易行,并能保证控制器具有足够的精确性。     

汽车ESC系统主环伺服环分层结构控制策略

针对提高车辆操纵稳定性的电子稳定控制系统(ESC)的控制问题,提出了主环〖XC半字线.tif,JZ〗伺服环分层结构的ESC控制策略。主环控制器采用一阶滑模控制算法,设计了滑模面和滑模控制律,其输出为保持车辆稳定性所需的车身附加横摆力矩。伺服环控制器采用近似模拟人类思维的九点五态控制算法,通过控制制动压力实现期望的制动滑移率,从而产生附加横摆力矩。设计了具有实时视景反馈功能的驾驶员在环仿真平台,对分层控制策略进行了在线测试。测试结果表明,提出的ESC控制策略显著地提高了低附着路面或驾驶员过度操作车辆等工况的操纵稳定性和主动安全性,驾驶员在环仿真方法提高了测试的真实性和开发控制策略的针对性。     

基于全数字直流调速器实现的测控雷达伺服驱动系统

针对目前测控雷达天线伺服驱动系统中采用传统模拟直流调速度器难以实现变结构变参数控制,且具有离散、漂移等不足,本文阐述了一种基于全数字直流调速器实现的雷达伺服驱动系统,每个直流调速器控制一台电机运转,多个电机之间的协同工作则采用PCC同步控制器完成。与传统模拟直流调速度器相比,全数字直流调速器伺服驱动系统的参数方便调整、抗干扰能力强、可靠性高。有效增强测控系统的跟踪性能。     

新型差动电缆卷绕装置研究

针对方位结构旋转角度有限的天线系统,方位机构和俯仰机构之间的连接电缆,在方位旋转过程中电缆会承受一定的弯扭力矩,不利于电缆的长时间使用。本文在目前电缆卷绕装置的研究基础上,提出一种新型的差动电缆卷绕装置,该装置不仅可以引导比较多的电缆走线,还可以通过弹簧钢片的自适应变形,释放电缆在方位需安装过程中承受的弯扭力矩,很好的解决了电缆在方位机构与俯仰机构之间的走线问题。     

PMAC在地毯簇绒机横动控制中的应用

叙述了地毯簇绒机中横动运动的伺服控制,提出了基于可编程多轴控制器(PMAC)运动控制卡的半闭环控制系统.介绍了控制卡的硬件和性能,对控制过程进行了说明,并给出了运动参数计算公式和运动程序.     

直驱式电液伺服转叶舵机AFSM-LTOC控制器

针对直驱式电液伺服转叶舵机的控制问题,提出一种带有负载力矩观测补偿的自适应模糊滑模设计方案.采用自适应模糊滑模控制解决由于系统的不确定性及干扰的存在而不能准确控制的问题,使控制器的设计不依赖于被控对象的精确数学模型.引入负载力矩观测补偿的方法,对负载力矩进行实时动态补偿,抑制负载力矩对系统响应和速度跌落的影响,提高系统的响应速度.基于李雅普诺夫函数推导出规则参数调整的自适应率,保证闭环控制系统的稳定性.实验结果表明:该控制器能够补偿执行单元的交流特性,降低稳态误差,抑制负载力矩扰动,提高系统的鲁棒性和动态特性.     

基于粒子群优化的主动稳定杆系统自抗扰控制

为了提高车辆的抗侧倾能力，设计了液压马达驱动式主动稳定杆控制系统，提出了基于粒子群优化（PSO）算法的分层控制策略。上层自抗扰控制器（ADRC）计算出整车所需反侧倾力矩，整车所需要的反侧倾力矩经过分配器分配到前后轴，下层三闭环比例-积分-微分控制器（PID）接收到所要提供的反侧倾力矩后计算出控制电流输入到伺服阀，从而驱动马达输出轴旋转并通过稳定杆产生主动力矩，实现车辆的主动防侧倾控制。为了使控制器有更好的控制效果，采用PSO算法整体优化上、下层控制，优化后的ADRC和PID参数再输入到整车模型中，为了使仿真接近实际效果，把实验测得的横向稳定杆扭转刚度也代入到模型中。在C级路面上采用蛇形和双移线工况进行仿真，通过将PSO优化的自抗扰系统与被动系统、PID控制系统和未优化的自抗扰控制系统对比进行仿真验证。仿真数据表明：侧倾角的大小直接影响车辆侧倾稳定性，采用PSO算法优化的分层控制策略能显著降低车辆的侧倾角，有效抑制过度的车身侧倾运动带来的不稳定性；主动控制的稳定杆比传统被动式稳定杆能更好地给车辆提供所需要的反侧倾力矩，提高了车辆抗侧倾能力；优化后的ADRC控制器比被动系统和未优化的ADR...