基于遗传算法的直流伺服电机的摩擦补偿

针对直流伺服电机的摩擦干扰问题,提出了一种基于遗传算法的摩擦补偿方案。将摩擦补偿环节引入直流伺服电机控制系统中,采用遗传算法对摩擦补偿模型参数进行在线辨识,根据伺服电机的控制要求选择相应的目标函数,使补偿量不断逼近于实际摩擦干扰,最终利用摩擦补偿来抵消摩擦干扰给伺服系统带来的影响。在Matlab环境中进行了伺服系统的摩擦补偿过程仿真实验,并得出了参数优化后的摩擦补偿模型。仿真结果表明:该方案与无摩擦补偿情况相比,不仅有效提高了直流伺服电机的稳定性和跟踪精度,而且具有较强的自适应能力和参数鲁棒性,为直流伺服电机的摩擦补偿提供了一种有效可行的新方法。     

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.     

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.     

二阶扰动观测器实现永磁同步电机电流补偿控制

永磁同步电机速度伺服系统的电流环存在外部干扰和系统参数摄动,影响了PI控制的性能.利用系统输出与内模输出误差,设计一种新型的鲁棒内环扰动观测器,来估计系统不确定量补偿量.在保证系统鲁棒稳定性条件下,设计扰动观测器的动态响应为二阶系统,达到无稳态误差.实验仿真表明,增加了扰动观测器补偿的PI电流环控制系统,能够很好地抑制电流环中的扰动,减小电流波动,提高电流的跟踪精度.     

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.     

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。     

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.     

具有干扰抑制的电液伺服系统控制器设计

电液伺服系统的控制精度受到建模不完整和非线性因素的影响,这制约了控制器的控制性能.对此,通过设计一个不匹配干扰来描述系统的模型误差,建立了考虑摩擦以及不匹配干扰的阀控缸数学模型.通过设计观测器来预测系统中存在的不匹配干扰,使用基于参数映射的自适应律处理系统中的不确定参数,同时由非线性反馈项抑制误差造成的影响,最后对控制...     

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.     

高推力永磁直线同步电动机控制中的电流补偿

为满足高推力永磁直线同步电动机的速度伺服要求,选择IP速度控制器,借助在线辨识的方法对直线电机的动子质量、粘滞摩擦因数和推力波动进行辨识,并分别利用在线和离线补偿的方式,对推力扰动进行电流补偿.仿真结果表明,离线补偿使系统的速度波动降低,在线补偿使系统具有很强的鲁棒伺服性.     

仿真转台电液位置伺服系统精度影响因素分析

针对具体的仿真转台电液位置伺服系统,着重分析了液压马达摩擦非线性、框架间动力学耦合、反馈测量元件的分辨率误差和安装误差对转台电液位置伺服系统精度的影响。通过实验和仿真可以看出,摩擦阻碍了转台电液位置伺服系统高精度控制的实现,任何一个框架的运动都会对其余框架的伺服驱动系统产生干扰力矩并引起伺服系统误差,反馈测量元件的分辨率误差和安装误差直接反映在伺服系统输出上,对伺服系统的精度有直接影响。     

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.     

基于二阶扰动观测器的永磁同步电机电流控制

永磁同步电机速度伺服系统的电流环存在外部干扰和系统参数摄动,影响了PI控制的性能。本文利用系统输出与内模输出误差,设计一种新型的鲁棒内环扰动观测器,来估计系统不确定量补偿量。在保证系统鲁棒稳定性条件下,设计扰动观测器的动态响应为二阶系统,达到无稳态误差。实验仿真表明,增加了扰动观测器补偿的PI电流环控制系统,能够很好地抑制电流环中的扰动,减小电流波动,提高电流的跟踪精度。     

液压并联机器人的动态神经网络控制研究

针对液压并联机器人运动过程中各单缸伺服系统的参数时变和耦合力扰动问题,利用在前馈型网络增加反馈环节的方法,设计了一种新型动态神经网络,并将该动态网络作为智能控制器应用于单缸伺服系统,同时根据能全面衡量系统性能的综合目标函数,推导出网络控制学习算法.仿真及试验结果表明,这种控制器的设计不依赖于系统模型,对于单缸系统的参数时变具有自适应性,对于耦合力扰动具有强鲁棒性,控制结果显示系统具有良好的静动态性能.     

一种新型并联动力头的前馈控制策略与实验

为满足高速并联动力头在高速加工时的动态控制精度要求,研究了基于Turbo PMAC运动控制器的动力学控制方法,提出一种基本伺服算法与动力学前馈补偿相结合的控制策略.通过二次插补获得粗插补信息,再根据虚功原理建立力矩补偿模型.利用Turbo PMAC的力矩偏置设置功能,将补偿力矩按照粗插补周期发送给基本伺服系统,进而减少偏差反馈所需的控制能量.在新型三坐标并联动力头上进行了不同工况的实验,证明该控制策略易于实现,通用性强,可大幅减少高速运动下的跟随误差和力矩波动,明显改善系统的动态特性,提高运动精度.     

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.