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主动磁悬浮轴承非奇异快速终端滑模转子位置控制

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西南交通大学学报 2024年

作者：巩磊何派石勇祝长生 1.陕西科技大学电气与控制工程学院 2.浙江大学电气工程学院陕西科技大学电气与控制工程学院浙江大学电气工程学院

针对主动磁悬浮轴承转子位置控制中存在响应速度慢、抗干扰能力弱两个问题，本文提出将非奇异快速终端滑模面与改进超螺旋趋近律相结合的位置控制方法，以获得快速、精确的动态响应控制效果。此外，由于系统内扰和外扰的存在，需要对滑... 详细信息

针对主动磁悬浮轴承转子位置控制中存在响应速度慢、抗干扰能力弱两个问题，本文提出将非奇异快速终端滑模面与改进超螺旋趋近律相结合的位置控制方法，以获得快速、精确的动态响应控制效果。此外，由于系统内扰和外扰的存在，需要对滑模趋近律增加常值切换增益以保证系统的强鲁棒性，但会使得系统抖振进一步变大。因此，本文进一步采用非线性扩张状态观测器对干扰进行实时观测并动态补偿，折衷了抖振与抗干扰性之间的矛盾。之后，通过李雅普诺夫稳定性理论证明了所提方法的稳定性。最后，对提出的控制方法进行仿真与实验验证。实验结果表明，与传统的滑模控制器相比，所设计的控制器具有更快的响应速度和更强的抖振抑制能力，转子达到目标位置的时间缩短了56.4，系统动态性能得到改善；控制电流的平均值减小了68.5，表明系统抑制抖振的能力增强，即算法具有较强的鲁棒性。

关键词：主动磁悬浮轴承非奇异快速终端位置控制扩张状态观测器

粒子群模糊PID与深度补偿的PMSM位置控制策略

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机械科学与技术 2024年

作者：孟宏杰陈峙郑少华王学国李亮亮深圳市科斯腾液压设备有限公司太原科技大学机械工程学院

针对永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor， PMSM）位置伺服系统控制器在系统输入变化时的动态特性下降及抗干扰性差的问题，提出了一种粒子群模糊PID与深度Q网络补偿方法的位置环控制策略。首先利用粒子群优化算法对模糊... 详细信息

针对永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor， PMSM）位置伺服系统控制器在系统输入变化时的动态特性下降及抗干扰性差的问题，提出了一种粒子群模糊PID与深度Q网络补偿方法的位置环控制策略。首先利用粒子群优化算法对模糊PID控制器关键参数进行调整，通过在误差空间中搜索最优控制参数，提升系统在复杂工况下的适应能力。其次，本文采用了深度Q网络深度强化学习算法，引入exp函数设计系统奖励函数，增大奖励信号的差异性，然后在大量经验回放数据训练中进行目标值函数逼近，对模糊PID的输出进行微调和补偿。最后通过仿真及实验验证，本文所提出的控制策略有效提升了位置伺服系统的自适应性、快速响应性及稳态精度，且显著增强了系统在面对负载扰动问题时的鲁棒性能。

关键词：永磁同步电机位置控制粒子群算法模糊PID 深度Q网络

基于反馈变换与积分反演PMSLM强鲁棒位置控制

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电气工程学报 2024年

作者：陈晨赵静朱龙董菲安徽大学电气工程与自动化学院

为提高永磁同步直线电机位置控制系统的鲁棒性能，设计基于反馈线性化变换解耦系统的积分反演控制器。首先定义新的中间状态变量，通过状态反馈将永磁同步直线电机系统线性化解耦变换为带有非线性扰动状态的串联积分系统，避免常规反馈... 详细信息

为提高永磁同步直线电机位置控制系统的鲁棒性能，设计基于反馈线性化变换解耦系统的积分反演控制器。首先定义新的中间状态变量，通过状态反馈将永磁同步直线电机系统线性化解耦变换为带有非线性扰动状态的串联积分系统，避免常规反馈解耦时未知系数扰动状态无法补偿的问题；其次依据Lyapunov稳定条件设计反演控制器，在各级子系统的中间虚拟控制量的设计中加入积分环节，提高系统控制精度，并利用稳定条件设计扰动自适应律，估计并补偿系统扰动，提高永磁同步直线电机控制系统的鲁棒性能。最后搭建基于半实物仿真控制系统的试验平台，通过试验验证本文方法的正确性和有效性。

关键词：永磁同步直线电机反馈线性化反演控制位置控制

基于模糊自调整PID的全液压矫直机位置控制研究

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轧钢 2024年

作者：曹益忠袁豪哈达张卫荣冯金刚太原理工大学机械与运载工程学院太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心

全液压矫直机是消除浪形缺陷和残余应力、保证钢板平直度的重要精整设备，直接影响着板材的表面质量。传统矫直机主要通过常规PID控制液压缸的位置精度来实现辊缝的在线动态调整，但受来料不均、参数摄动以及伺服阀死区等因素影响使液... 详细信息

全液压矫直机是消除浪形缺陷和残余应力、保证钢板平直度的重要精整设备，直接影响着板材的表面质量。传统矫直机主要通过常规PID控制液压缸的位置精度来实现辊缝的在线动态调整，但受来料不均、参数摄动以及伺服阀死区等因素影响使液压系统具有非线性和参数时变等特点，因此针对传统PID控制很难满足现代矫直工艺要求的问题，提出了一种基于模糊自调整PID的矫直机液压位置控制策略，将模糊逻辑控制和常规PID控制结合，构成模糊自调整PID控制方法应用于矫直机的液压AGC系统。通过仿真和实验表明，该控制方法比常规的PID控制方法更加实用，在现场十三辊全液压高强板矫直机上可实现实际辊缝值与目标辊缝值的最大偏差控制在0.13 mm以内，平均偏差控制在0.06 mm以内，4个液压缸压力的最大偏差在0.25 MPa以内，平均偏差控制在0.12 MPa以内，对其他电液伺服系统的升级改造具有一定的指导意义。

关键词：矫直机液压系统 PID控制模糊自调整PID 位置控制

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基于PPO算法的四旋翼无人机位置控制

计算机仿真 2024年第2期41卷 462-467,521页

作者：杨宗月刘磊刘晨河海大学理学院江苏南京211100

针对四旋翼无人机的悬停控制及轨迹跟踪问题,利用近端策略优化算法来控制四旋翼飞行器,通过强化学习训练神经网络,将状态直接映射到四个旋翼,是一种用于在未知动态参数和干扰下控制任何线性或非线性系统的技术。基于回报塑形技术(The re... 详细信息

针对四旋翼无人机的悬停控制及轨迹跟踪问题,利用近端策略优化算法来控制四旋翼飞行器,通过强化学习训练神经网络,将状态直接映射到四个旋翼,是一种用于在未知动态参数和干扰下控制任何线性或非线性系统的技术。基于回报塑形技术(The reward shaping of RL),提出了一种新颖的奖励函数,相比传统的PID算法,可以使无人机飞行更迅速且平稳。实验表明,四旋翼无人机可以以高精度高平稳的性能从三维中的定点悬停及轨迹跟踪,精度高达97.2%;文中的位置控制器具有泛化性和鲁棒性。

关键词：无人机四旋翼强化学习位置控制近端策略优化

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一阶系统模型参考自适应辨识及位置控制

系统仿真技术 2024年第1期20卷 34-38页

作者：李向国刘向红梅志千朱灯林河海大学机电工程学院

针对新建系统或负载变化导致的模型参数不确定问题，对交流伺服系统进行研究，提出模型参考自适应辨识（model reference adaptive identification,MRAI）算法，对一阶系统模型参数进行在线辨识。首先对一阶系统进行数学模型构建，然后... 详细信息

针对新建系统或负载变化导致的模型参数不确定问题，对交流伺服系统进行研究，提出模型参考自适应辨识（model reference adaptive identification,MRAI）算法，对一阶系统模型参数进行在线辨识。首先对一阶系统进行数学模型构建，然后根据李雅普诺夫（Lyapunov）稳定理论选择参考模型，并设计自适应控制律，在此基础上对一阶系统进行模型参数在线辨识。当参数收敛后，根据系统要求的自然频率和阻尼比，在线设计位置控制器参数，并进行跟踪定位控制。仿真和实验结果表明，模型参考自适应在线辨识算法能快速精准地辨识出系统模型参数，通过在线设计控制器参数实现了对参考信号的快速跟踪。

关键词：交流伺服系统模型参考自适应辨识稳定分析位置控制

基于滑模同步控制的履带式作业机全向调平系统研究

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农业机械学报 2024年第4期55卷 394-401页

作者：汪若尘苏兆睿丁仁凯孙泽宇蒋俞郭中阳江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 江苏大学汽车工程研究院镇江212013 江苏大学农业工程学院镇江212013 江苏超力电器有限公司镇江212300

针对现有丘陵山区履带式作业机底盘大坡地作业时易侧翻、安全性差的问题,基于“三层车架”式丘陵山区履带式作业机结构方案,设计了一种互联式全向液压调平系统,提出了基于扰动观测器的滑模同步控制方法,降低了单液压缸位置误差以及双液... 详细信息

针对现有丘陵山区履带式作业机底盘大坡地作业时易侧翻、安全性差的问题,基于“三层车架”式丘陵山区履带式作业机结构方案,设计了一种互联式全向液压调平系统,提出了基于扰动观测器的滑模同步控制方法,降低了单液压缸位置误差以及双液压缸同步误差。AMEsim-Simulink联合仿真结果表明:基于滑模同步位置控制的履带式作业机全向调平系统优于传统PID控制,全向调平中20°横向调平时间减小1.6 s,25°纵向调平时间减小1.8 s,上升时间平均缩短21.8%,调平时间平均缩短35.5%,同步位置控制误差保持在±6×10^(-4) m内。在此基础上,对3层车架式丘陵山区履带式作业机样机进行了实机测试,其中全向调平机身倾角平均误差为2.55%,液压缸平均同步误差为8.2%,测试结果验证了履带式作业机全向调平系统的可行性与优越性。

关键词：丘陵山区履带式作业机全向调平扰动观测器滑模同步控制位置控制

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建筑起重机变幅液压缸位置ACO优化PID控制优化

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机械设计与制造 2024年第2期396卷 179-182,188页

作者：徐畅李明张春丽贺提胜郑州经贸学院土木建筑学院河南郑州450064 河南理工大学机械与动力工程学院河南郑州450064 中原工学院建筑工程学院河南郑州450064 机械工业第六设计研究院有限公司河南郑州450064

为了提高建筑起重机变幅液压缸位置控制精度,引入蚁群算法(Ant Clony Optimization,ACO)对PID控制进行优化,给出了位置控制系统控制器。并针对阶跃响应和正弦响应,开展仿真分析。得到如下结论:处于干扰力阶跃响应下,蚁群算法相对Ziegler... 详细信息

为了提高建筑起重机变幅液压缸位置控制精度,引入蚁群算法(Ant Clony Optimization,ACO)对PID控制进行优化,给出了位置控制系统控制器。并针对阶跃响应和正弦响应,开展仿真分析。得到如下结论:处于干扰力阶跃响应下,蚁群算法相对Ziegler-Nichols与果蝇算法(Fruit Flies Optimization,FFO)优化PID控制系统响应曲线分别减小了32.1%与12.3%的超调量,调整时间缩短34.3%与26.54%,稳态误差减小54.18%与33.21%。利用ACO优化PID系统表现出了更优的阶跃响应性能。处于干扰力正弦响应下,以ACO优化PID系统相对其它两种算法获得了更低的最大跟踪误差,时平均跟踪误差也明显减小。经综合分析可知,采用ACO优化PID系统获得了最优的抗干扰性能。该研究对提高起重机变幅液压缸位置控制精度具有很好的实际指导意义。

关键词：起重机变幅液压缸位置控制蚁群算法仿真分析

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重型液压机械臂的模型前馈补偿自抗扰控制

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 59-67页

作者：郭新平贺昕王恒升刘华孙晓宇中南大学机电工程学院湖南长沙410083 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室湖南长沙410083

液压驱动的重型机械臂被广泛应用于工程机械和矿山机械,对其进行自动控制在行业内具有迫切的需求。然而,液压系统的强参数不确定性和难以建模的动态等因素的影响,给其自动控制带来了一定的挑战。文中以某锚杆钻车为例,研究了一类重型液... 详细信息

液压驱动的重型机械臂被广泛应用于工程机械和矿山机械,对其进行自动控制在行业内具有迫切的需求。然而,液压系统的强参数不确定性和难以建模的动态等因素的影响,给其自动控制带来了一定的挑战。文中以某锚杆钻车为例,研究了一类重型液压机械臂驱动液压缸的位置跟踪控制问题,提出了一种模型前馈补偿自抗扰控制器。为解决重载下变负荷、死区、参数不确定以及摩擦等非线性因素带来的控制难题,采取模型前馈与自抗扰反馈相结合的控制方法,将重型液压机械臂的机构动力学模型和比例阀控液压缸模型相结合,建立了系统的机理模型,然后基于系统的机理模型,构建了控制器的前馈补偿部分;设计了扩张状态观测器对系统的未建模因素进行实时观测,再加上基于状态误差的反馈调整构成了自抗扰控制器。最后在实际的重型液压机械臂上进行了实验研究,结果表明:基于模型前馈补偿的自抗扰控制器相比于PID控制器,具有更小的滞后和跟踪误差,整体跟踪精度比PID控制器提升了63.5%,说明所设计的控制器可以很好地克服液压系统的非线性因素的不利影响,比PID控制器具有更高的鲁棒性,因此所设计的控制方法更适用于此类重型液压机械臂的位置跟踪控制。

关键词：重型液压机械臂前馈控制液压模型位置控制扩张状态观测器自抗扰控制