包米勒PLC在蛇形造波机设计中的关键技术研究

蛇形造波机是一种在海洋工程研究领域中,用于模拟大范围海浪的阵列式实验设备。为了进一步提高大范围海浪模拟的精度,蛇形造波机同步控制性能的提高具有十分重要的意义。针对包米勒PLC的运动控制技术进行研究,提出了基于其具有多级主从式结构的蛇形造波机同步运动控制系统,实现所有造波单元的严格同步控制。针对上位机和各PLC间数据量大、传输速度慢的问题,采用无损数据压缩和线性数据插值降低数据量,并应用多线程以太网通讯方式提高数据传输速率。另外由于该系统机械结构惯量大和总体负载大的特点,存在启停过程中电机过流问题。为此提出了一种基于余弦函数的拟合算法优化造波机启动和停止过程。在各个性能指标的验证实验中,该系统运行稳定,数据传输速度快,同步性能高,完全满足大范围海浪模拟要求。     

基于DSP＋POS的机载稳定平台控制系统设计

为消除机栽姿态角扰动对航空遥感的影响,设计了由横滚和方位组成的两轴稳定平台,该平台通过减振器与载机固联隔离高频扰动,通过伺服控制系统隔离低频扰动,并实时跟踪当地水平面和飞行航线。系统以TMS320F2812为核心微处理器,对POS中MEMS陀螺和欧拉角进行采样,将其采样结果经超前一滞后控制算法输出PWM给直流伺服电机,对平台进行实时控制;针对光轴偏移的问题,提出控制模式切换法,即瞬态工作域采用单闭环速度环控制和稳态工作域采用双闭环位置,速度控制消除了光轴漂移现象。最后给出系统仿真及试飞试验结果,结果表明该平台具有良好的抗扰能力和较强的跟踪能力,满足系统的要求。     

最优控制在车载惯性平台稳定回路中的应用

在分析车载惯性平台数学模型的基础上,针对平台的扰动特性，提出了稳定伺服回路的一种改进型线性二次高斯 (LQG) 控制方法。该方法在反馈中加入了积分项，可以消除稳态偏差，并且依据滤波器收敛性的判据，分别利用Sage Husa自适应滤波算法和强跟踪Kalman滤波器进行状态估计,既保证了估计精度，又具有跟踪突变状态的能力。仿真和实验表明：该方法在一定程度上降低了对系统模型误差和噪声统计特性误差的要求。     

基于扰动源分类控制的二维陀螺平台过顶稳定方法

针对二维陀螺平台方位瞄准线控制在过顶位置时因驱动轴和敏感轴存在非线性约束导致的不稳定问题,分析了不同类型扰动源对方位瞄准线稳定的影响及其随俯仰角变化的规律,提出了基于扰动源分类控制的过顶稳定方法。该方法采用反馈和前馈双通道复合控制结构,在过顶位置时基于控制结构自身消除陀螺测量噪声放大导致的内生力矩扰动,通过增加前馈通道的滤波环节,抑制横滚扰动高频分量引起的力矩扰动,解决了过顶位置时方位驱动轴震荡的问题,同时通过反馈通道和前馈通道分别实现对方位扰动和横滚扰动低频分量的有效隔离。仿真结果表明,该方法能够大幅衰减陀螺测量噪声和横滚扰动高频分量引起的方位电机力矩扰动幅值,增强系统稳定性。最后通过某二维陀螺平台进行了实验,过顶位置时瞄准线方位经受振动条件下的稳定精度由82.4 μrad 减小为44.6 μrad,经受摇摆条件下的隔离度由?14.54 dB提升至?27.85 dB。实验结果验证了该方法能够有效提升过顶位置方位瞄准线的扰动隔离性能。     

浮球式惯导平台悬浮稳定问题的动力学建模与控制

以浮球式惯导平台的悬浮稳定为研究对象, 全面分析了平台的干扰特性, 建立了液浮支撑模型, 推导了在受扰条件下稳定部件的六自由度运动方程. 针对外部环境、流场阻力、模型参数不确定、未建模动态和测量噪声等干扰问题, 设计了基于高增益扩张观测器的滑模控制器. 数值仿真表明, 液浮稳定结构可以有效隔离外界干扰的影响, 提高平台的抗干扰能力; 所提出的控制方法可以有效抑制系统的抖振, 实现平台的高精度快速稳定控制. 与前期的研究相比, 控制器的动态响应和稳定性能提升了50%. 关键词： 浮球式惯导平台 悬浮稳定 高增益扩张观测器 滑模控制     

基于前馈补偿的并联型光电设备稳定平台伺服控制

以并联稳定平台作为研究对象,介绍了并联型光电设备稳定平台的工作原理。根据交流伺服矢量控制原理,建立了并联稳定平台控制系统的数学模型。为提高系统的响应速度和跟踪特性,引入了基于速度和加速度补偿的前馈控制算法,并进行了并联稳定平台控制算法的仿真研究。结果表明前馈控制应用在并联稳定平台系统中可提高系统的响应速度,跟踪微分器和α-β-γ滤波补偿比位置差分具有更好的跟踪效果。     

基于PMAC运动控制器的激光雕刻控制系统设计

为了实现激光雕刻切割机的灵活控制,提出了一种基于PMAC运动控制器的激光雕刻控制系统方案。PMAC运动控制器通过Pcomm32通信驱动程序接收工控机的指令数据,并将控制量传递给伺服驱动器,控制两个交流伺服电机的运转,同时伺服驱动器接收伺服电机的位置反馈信号,进行位置补偿,从而达到电机位置的精确控制。对运动控制模块进行了设计,并给出运动了程序基本结构。该方案结构简单,可靠性好,控制方式灵活,加工效率得到了大幅度的提高。     

Adaptive synchronization of chaos in permanent magnet synchronous motors based on passivity theory

An adaptive synchronization control method is proposed for chaotic permanent magnet synchronous motors based on the property of a passive system. We prove that the controller makes the synchronization error system between the driving and the response systems not only passive but also asymptotically stable. The simulation results show that the proposed method is effective and robust against uncertainties in the systemic parameters.     

Adaptive synchronization of chaos in permanent magnet synchronous motors based on passivity theory

An adaptive synchronization control method is proposed for chaotic permanent magnet synchronous motors based on the property of a passive system.We prove that the controller makes the synchronization error system between the driving and the response systems not only passive but also asymptotically stable.The simulation results show that the proposed method is effective and robust against uncertainties in the systemic parameters.     

光电跟踪系统控制回路一体化设计方法

为提高搭载于运动平台之光电跟踪系统控制回路的设计效率,以运动平台角扰动、目标运动特征以及系统跟踪误差指标为边界条件,基于系统建模和参数辨识,提出一种控制回路一体化设计方法,给出各环路控制器的解析表达及一组经验公式,并以某半实物仿真系统进行验证。在等效正弦125sin(0.4t) (mrad)角扰动环境下,对正弦输入200sin(t)/3 （mrad）的跟踪误差峰值不大于0.5 mrad,满足均方误差小于0.5 mrad的指标要求,表明该控制回路一体化设计方法的有效性。     

蒸汽发生器检测机器人运动分析与控制实现

在核电站蒸汽发生器复杂环境下,为准确控制机器人完成管板检测任务,提出了一种基于STM8处理器的爬壁机器人运动控制方法。针对机器人两个不同轴线驱动轮的结构特点,运用运动学理论建立了机器人运动方程,分析了机器人的运动特性。设计了爬壁机器人硬件控制电路,为提高机器人的控制精度,采用了位置环,速度环和电流环三环PID软件控制策略。最后,对此控制方法进行了相关实验验证。实验结果表明,爬壁机器人控制电路设计合理可靠,三环PID算法实现了较好的运动效果,满足设计要求。     

基于神经网络和滑模控制的不确定混沌系统同步

基于滑模控制技术和径向基函数神经网络,设计出一种神经滑模控制器,实现了两个不确定混沌系统的同步.控制器的设计不依赖于系统的数学模型,只与系统的输出状态有关,而且对参数不确定性和外界干扰具有较强的稳健性.最后,利用本方法设计出控制器实现了未知Lorenz系统的自同步、未知Lorenz系统与Chen系统之间的异结构同步,而且响应时间短,同步效果好. 关键词： 混沌同步 滑模控制 神经网络 不确定混沌系统     

广义Hénon混沌系统的自适应双模控制与同步

提出一种广义Hénon映射的自适应双模控制与同步方法.广义Hénon映射的混沌吸引子比Hénon映射的混沌吸引子更复杂,控制与同步困难,对于保密通信来说具有更高的安全性.该方法采用自适应双模控制,实现了广义Hénon映射的追踪控制与同步,提高了受控系统抑制参数摄动和随机扰动的能力,改善系统的鲁棒性.仿真结果验证了该方法的有效性.     

精密排线系统的设计方法研究

根据绕线机的精密排线要求,设计了一种三闭环的排线系统,该排线系统由位置环、速度环和电流环组成。位置环用来将给定位置和电机实际反馈位置比较,通过滚轴丝杠完成张力支撑部分的排线移动工作,以达到最小误差要求。速度环根据收线架的给定速度计算排线运行系统的速度,结合反馈量实时调节电机电流,即电机速度。速度环的速度决定了整个系统的动态响应速度。电流环主要用来计算电机传动的力矩,可以根据提前保存的电机数据自动优化设置参数;该系统利用高精度的编码器构成位置闭合回路,该系统具有两个同步运行的排线平移系统,为张力支撑部分的排线平移系统和放线轮的排线平移系统。经实验验证,该控制系统两个平移系统同步性能好,密排效果满足技术要求。     

基于自适应模糊控制的分数阶混沌系统同步

本文主要研究了带有未知外界扰动的分数阶混沌系统的同步问题.基于分数阶Lyapunov稳定性理论,构造了分数阶的参数自适应规则以及模糊自适应同步控制器.在稳定性分析中主要使用了平方Lyapunov函数.该控制方法可以实现两分数阶混沌系统的同步,使得同步误差渐近趋于0.最后,数值仿真结果验证了本文方法的有效性.     

飞行模拟转台非线性干扰观测器反步滑模控制器设计

本文针对考虑不确定性的飞行模拟转台伺服系统,提出了一种基于非线性干扰观测器的反步全局滑模补偿控制方法。该方法采用反步控制方法设计转速期望虚拟控制,然后利用非线性干扰观测器观测系统不确定干扰,进而对引入非线性干扰观测器的系统设计自适应全局滑模控制器,实现了飞行模拟转台伺服系统期望转角信号的鲁棒跟踪控制,仿真结果表明,该方法控制效果良好,具有很好的工程应用价值。     

Tolerance of start-up control of rotation in parametric pendulum by delayed feedback

In this Letter, we propose a control method for establishing periodic rotation inherent in parametric pendulum based on a delayed feedback control. The experiments elucidate the existing range of periodic rotation in the domain of delay. The range of existence possibly represents the tolerance of proposed control with mistuned delay. It is confirmed that forced synchronization governs the existence and the width. The result assures that the frequency synchronization characteristics overcome the mistuned difference of delay in the control through entrainment.     

基于Min-Max方法的混沌系统采样同步控制研究

针对含有扰动的混沌系统, 设计采样同步控制器, 利用输入时滞法将含有采样同步控制器的混杂系统转换为具有输入时滞的连续系统. 并考虑对系统影响最坏的干扰程度, 在该种情况下, 基于线性矩阵不等式(LMI)技术和min-max鲁棒控制方法, 给出了使误差系统稳定的充分条件, 确保混沌系统在所容许的扰动下均能实现完全同步. 仿真结果说明所设计的采样同步控制方案具有很强的鲁棒性, 适合应用于保密通信系统中. 关键词： 混沌同步 采样控制 min-max方法 输入时滞     

Ultrasonic actuators for nanometre positioning

This paper deals with ultrasonic motors based on bimodal plate vibrations and their application to nanometre resolution stepper positioning systems. The concept of a linear ultrasonic motor drive capable of nanometric steps, long-range travel and reversible controlled motion is presented. The motor concept developed is based on the superposition of a longitudinal and bending vibrations of a rectangular resonator. The ultrasonic motor model based on system identification via discrete observations and prediction has been developed for control applications. The control algorithm for ultrasonic motors has been developed and theoretical investigations have been made. The open loop positioning system with designed stepper ultrasonic drive produced 10 nm resolution and 5% displacement repeatability. The system with computer controlled position feedback has shown 0.3 micron positioning accuracy over the 100 mm positioning range.     

基于DSP的机器人末端力控制系统设计

工业机器人的运动分为自由运动和受力约束运动两种不同的运动类型。受力约束运动不仅要进行精确的位置控制,而且要对接触力进行精确控制。文章对机械臂的末端力控制系统进行了研究。采用了高精度电动滑台作为力控制系统的执行机构,在电动滑台末端增加了柔性单元,从而克服了系统柔性不足的缺点,并且依据Lyapunov稳定性理论确定系统的二阶参数,使用Narendra提出的稳定自适应设计方法构建了电动滑台的数学模型。对机械臂末端柔顺系统的系统设计及算法进行了研究,消除了外界噪声对系统的干扰,解决了力控制的基本控制策略问题,优化了力控制时系统的响应特性。