遗传算法在直流伺服系统摩擦补偿中的应用

针对直流伺服系统中存在的摩擦干扰问题,提出了一种基于遗传算法(GA)进行摩擦补偿的设计方案.首先根据直流伺服系统的摩擦特性建立摩擦模型,再将摩擦补偿引入直流伺服系统的反馈控制结构中,获取伺服电机的位置误差.采用遗传算法对摩擦补偿模型进行系统辨识,使摩擦补偿量在数值上不断地逼近实际的摩擦干扰,并利用摩擦补偿量来抵消摩擦给伺服系统带来的影响,遗传算法中目标函数的选择考虑了系统在过渡过程和稳态时的控制要求.经过参数优化得出的摩擦补偿模型,弥补了以往直流伺服系统受摩擦干扰影响动、静态性能较差的缺陷,从而保证了伺服电机具有较高的跟踪精度.仿真结果表明,该方案与无摩擦补偿情况相比,直流伺服电机转速响应的调节时间缩短了0.12 s,稳态误差降低了1%,系统具备较强的抗摩擦干扰能力和参数鲁棒性.     

基于LuGre模型的摩擦力补偿的研究

针对直流伺服系统中非线性摩擦的影响,提出了一种基于LuGre模型的摩擦补偿。采用观测器对LuGre模型中不可测状态z进行估计,提出的自适应律能够很好的补偿摩擦对伺服系统低速性能的影响,并用Lyapunov方法验证了该自适应律能够保证系统的稳定性和对期望信号的渐进跟踪,最后用matlab对系统进行了仿真,证明了该方法的有效性。     

修正黏性摩擦的LuGre模型的摩擦补偿

为提高高速条件下开放式伺服系统的动态性能,对传统LuGre摩擦模型的黏性摩擦进行了修正,并提出一种以修正模型为基础的摩擦前馈补偿方案.根据速度较高时,摩擦力矩随速度增加其增长趋势减缓的现象,建立了LuGre修正模型;分别对传统模型和修正模型进行参数辨识,利用2种辨识后的模型分别进行摩擦前馈补偿,分析其补偿效果.实验结果表明:修正模型对系统摩擦力矩的最大估计误差为0.0017N.m,优于传统模型的0.023N.m;与基于传统模型的摩擦补偿相比,基于修正模型的摩擦补偿时,系统稳态误差得到进一步的控制,加速运动时由±9μm降低到±5μm,正弦运动时由±12.5μm降低到±8μm.采用该补偿方案可有效地抑制摩擦干扰对伺服系统的不利影响,提高伺服系统的跟踪性能.     

交流位置伺服系统非线性摩擦补偿控制研究

针对交流位置伺服系统中具有摩擦非线性、参数不确定性以及外界扰动等问题,建立了基于LuGre理论的非线性摩擦模型伺服系统模型,并考虑了包括永磁同步电机、传动丝杠在内的非线性摩擦,提出了一个基于模型的摩擦补偿算法。仿真和试验结果表明,摩擦模型能有效描述交流位置伺服系统的非线性摩擦,摩擦补偿控制算法可以有效提高位置跟踪和速度跟踪的精确度。     

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.     

一种新的重复自适应摩擦补偿方法及其在高精度伺服系统中的应用

针对高精度转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦及周期性波动力矩扰动,为提高转台位置的跟踪精度,提出了一种新的重复自适应摩擦补偿方法,将重复控制机制引入到基于自适应控制的摩擦补偿策略中.电机中摩擦模型采用摩擦参数非一致性变化的LuGre动态模型.该方法的控制律包含一个参数自适应律、等效PD控制律和一个重复控制律.其中,参数自适应律用来估计未知模型参数并予以补偿,而插入的重复控制器用来提高系统运动曲线的跟踪性能.Lyapunov方法证明该补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐近跟踪.最后,通过对高精度伺服系统的仿真研究证明了该改进补偿方法的有效性.     

基于改进型LuGre模型的自适应滑模摩擦补偿方法

为建立具有良好动态性能的开放式伺服系统,针对自适应摩擦补偿对未知建模误差和扰动抑制能力较弱的问题,提出了一种基于修正黏性摩擦Lu Gre模型的自适应滑模摩擦补偿方法.建立开放式伺服系统的动力学方程,并结合修正黏性摩擦Lu Gre模型,提出伺服系统的状态方程.根据反演设计的思想,设计自适应滑模摩擦控制器以及相应的自适应律和切换函数,并分析了其全局渐进稳定性.通过可编程多轴控制器(PMAC)实现了该补偿控制方案在开放式伺服平台的应用,并通过实验验证了其有效性.实验结果表明:与自适应摩擦补偿相比,该自适应滑模摩擦补偿方案在输入信号为正弦信号时,伺服系统的跟踪误差由±6.9,μm降低到±4.1,μm.采用该补偿方案可有效地抑制摩擦及其他不确定干扰对伺服系统的不利影响,进一步提高伺服系统的跟踪性能.     

基于模拟退火布谷鸟算法的直流伺服系统静态摩擦参数辨识

针对非线性摩擦对直流伺服系统性能的影响,提出一种基于模拟退火布谷鸟算法提高摩擦参数辨识精度的方法。采用LuGre摩擦模型建立伺服系统静摩擦参数与力矩的关系表达式,并分析其稳态特性,以此构建参数辨识的目标函数。引入模拟退火中的Boltzmann选择机制,结合迭代全局最优值对布谷鸟算法发现概率的自适应性进行了增强,以改善算法的寻优效果,通过分析比较得知改进算法的时间复杂度与原算法一致。在相同摩擦参数设置下,改进布谷鸟算法的辨识精度优于传统方法,利用其辨识结果补偿伺服系统运行的非线性摩擦力矩,得到了良好的控制效果。实验结果表明,该方法可以使摩擦参数的辨识适应度值提高2~3个数量级,有效改善了系统的控制性能。     

伺服系统的前馈摩擦力补偿研究

在高精度伺服系统中,摩擦力是影响其低速性能的关键因素。介绍了LIP摩擦模型的特性及其数学描述,基于该模型提出了一种前馈摩擦力补偿方法。通过在伺服系统中仿真表明该方法能有效地提高系统的性能。     

连续回转电液伺服马达Pol-Ind摩擦模型辨识

针对影响连续回转电液伺服马达系统低速性能的摩擦干扰问题,提出一种新型的Pol-Ind摩擦模型.利用连续回转电液伺服马达实验台采集马达的进出口油液压差和角速度值,采用改进粒子群优化算法对所建立的摩擦模型进行参数辨识,获得了精确的摩擦力矩数学模型.通过仿真实验与LuGre摩擦模型进行比较,结果表明应用Pol-Ind摩擦模型的系统具有更小的稳态误差和相位误差,说明Pol-Ind摩擦模型更适合于连续回转马达电液伺服系统,为系统摩擦干扰控制补偿器设计奠定了基础.     

链传动机械伺服系统的自适应模糊滑模控制

针对存在啮合冲击、参数摄动以及非线性摩擦的链传动机械伺服系统的位置跟踪控制问题,提出了一种自适应模糊滑模控制方法. 与常规自适应滑模控制不同的是,本文采用自适应策略估计系统时变参数,有效减小了模型不确定性的影响,然后采用模糊逻辑消除了常规滑模控制中的不连续控制项,削弱了抖振;用期望速度代替实际速度补偿非线性摩擦,减小了测量噪声的影响,改善了系统的控制性能. 实验结果表明本文提出的算法对系统参数变化以及外部扰动不敏感,具有较高的控制精度.      

高精度电液系统连续型推理控制研究

该文针对一高精度电液位置系统,应用连续推理控制算法设计了控制器,有效地克服了系统存在的干磨擦及系统参数变化大的影响,在实际工程应用中取得了较好的控制效果。     

基于干扰估计的直流电动机间接自适应鲁棒控制

针对广泛存在于直流电动机伺服系统中的参数不确定性和不确定性非线性问题,提出一种基于有限时间干扰观测器的间接自适应鲁棒控制方法.间接自适应控制和有限时间干扰观测器融合在一起,分别处理参数不确定性和不确定非线性,通过李雅普诺夫方法从理论上证明了整个闭环系统的稳定性.仿真结果表明:该方法能准确地对参数和干扰进行估计,且与传统控制方法相比,具有参数及干扰估计精度高、抗扰能力及参数变化鲁棒性强的特点,为提高伺服系统的动态跟踪性能提供了理论依据.     

基于补偿模糊神经网络的BLDCM伺服控制

为了实现无刷直流电机(BLDCM)位置伺服系统的高精度位置跟踪控制,针对系统多变量、非线性、强耦合、时变的特点,提出了一种基于补偿模糊神经网络控制器(CFNNC)的设计方法.该控制器将补偿模糊逻辑和神经网络相结合,引入了模糊神经元,使网络既能适当调整输入、输出模糊隶属函数,又能借助于补偿逻辑算法动态地优化模糊推理,大大提高了网络的容错性、稳定性和训练速度.仿真和在DSP控制系统上的实验结果表明,采用补偿模糊神经网络控制器,系统响应快、精度高、鲁棒性强,动态特性明显优于传统PID控制.     

Self-correcting wavelet neural network control of continuous rotary electro-hydraulic servo motor

In allusion to the problem of friction,leakage,vibration and noise existing in continuous rotary motor electro-hydraulic servo system,highly nonlinearity and uncertainties affecting the system performance,based on the transfer function of electro-hydraulic servo system,a kind of Pol-Ind friction model is proposed.The parameters of Pol-Ind friction model are identified and the accurate mathematical model of friction torque is obtained by experiment.The self-correcting wavelet neural network(WNN) controller is proposed,and Adam optimization algorithm is used to perform gradient optimization on scale factor and displacement factor in wavelet basis function,so as to improve the speed and precision of parameter optimization.Through comparative simulation analysis,it is clearly that the self-correcting WNN controller can effectively improve the frequency response and tracking accuracy of continuous rotary motor electro-hydraulic servo system.     

自适应控制用于机器人伺服驱动

本文提出一种适用于机器人关节驱动的无刷直流电动机自适应位置伺服控制系统.提出的方法基于双自适应控制环的设计,能迅速抑制由于参数变化和扰动所引起的状态误差.在实验系统中,采用以8031单片机控制系统和功率MOSFET逆变器组成的无刷直流电机伺服系统,试验证明所提出的方法对于提高系统的鲁棒性是有效的.     

大摩擦力矩下电液伺服系统高精度控制与实验分析

为了实现大摩擦力矩中空液压马达系统高精度跟踪控制,提出了一种基于滑模状态观测器的变结构控制策略,分析了滑模变结构控制规律和滑模状态观测器的理论与实现方法,采用LuGre动态摩擦模型和滑模观测器实现了非线性摩擦力矩的动态补偿.实验结果表明：在超低速、大摩擦力矩存在的情况下,所提出的控制策略实现了非线性电液伺服系统的高精度轨迹跟踪控制.