结合一阶惯性环节的速度控制系统设计与振动抑制

1

作者 章国光 谢顺泰 +1 位作者 许万 邢万长 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第7期101-105,共5页

传统PI控制广泛应用在伺服系统中,但传动机构产生的弹性扭转变形会导致机械谐振,特别是惯量比相对小时,传统控制呈现欠阻尼现象。针对此问题,在速度PI控制的基础上导入一阶惯性环节,并将速度PI控制器参数与惯性环节的时间常数进行联合设... 传统PI控制广泛应用在伺服系统中,但传动机构产生的弹性扭转变形会导致机械谐振,特别是惯量比相对小时,传统控制呈现欠阻尼现象。针对此问题,在速度PI控制的基础上导入一阶惯性环节,并将速度PI控制器参数与惯性环节的时间常数进行联合设计;通过解析五阶控制系统的设计模型提出同半径的极点配置法解耦约束关系及简化参数设计,并直接导出3个控制参数的计算公式及阻尼系数的设计指针。分析结果表明:基于极点配置法的设计方案使系统的阻尼特性明显得到改善。 展开更多

关键词 机械谐振 惯量比 一阶惯性环节 PI控制 极点配置法

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柔性机械臂运动速度的PI控制策略

2

作者 李小彭 陈国文 +1 位作者 尹猛 付嘉兴 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1409-1416,共8页

柔性机械臂和柔性负载会随着机械臂位姿的改变,导致转动惯量等具体参数发生改变,进而对伺服驱动系统的输出转速产生影响.采用相同阻尼系数的极点配置方法对驱动系统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制器参数进行调节,使PI控制... 柔性机械臂和柔性负载会随着机械臂位姿的改变,导致转动惯量等具体参数发生改变,进而对伺服驱动系统的输出转速产生影响.采用相同阻尼系数的极点配置方法对驱动系统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制器参数进行调节,使PI控制器随机械臂位姿改变自动调节参数,动态稳定电动机输出转速.根据拉格朗日原理和连续体振动理论建立数学模型,通过状态方程获得传递函数,采用相同阻尼系数极点配置方法调节PI控制器参数,应用到转速环控制中.分析阻尼系数与自然频率对系统谐振峰值、谐振频率和带宽的影响.通过数值仿真证明,合理调节阻尼系数可以减小伺服驱动系统转速波动.通过与齐格勒-尼科尔斯法则自整定(Ziegler-Nichols self-tuning,Z-N)方法的对比,表明相同阻尼系数的极点配置方法使系统达到稳定的时间更短. 展开更多

关键词 柔性机械臂 柔性负载 PI控制器 相同阻尼系数极点配置法 伺服驱动系统

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基于模糊双曲正切模型的车辆路径跟踪算法 被引量：5

3

作者 杨珏 史广思 +3 位作者 张文明 赵翾 顿海洋 司吉祥 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期78-84,共7页

为了实现铰接式车辆无人驾驶技术。针对路径跟踪问题,该文提出了基于模糊双曲正切模型的铰接式车辆路径跟踪控制算法。首先根据实地试验测得铰接式车辆的横向偏差、横向偏差变化率、航向角偏差、航向角偏差变化率和转向角的样本数据,建... 为了实现铰接式车辆无人驾驶技术。针对路径跟踪问题,该文提出了基于模糊双曲正切模型的铰接式车辆路径跟踪控制算法。首先根据实地试验测得铰接式车辆的横向偏差、横向偏差变化率、航向角偏差、航向角偏差变化率和转向角的样本数据,建立其模糊双曲正切模型。在此基础上,采用改进的自适应反向传播(back propagation,BP)神经网络对模型进行参数辨识,并推导了基于Cauchy鲁棒误差估计器的权系数调解率公式。然后设计基于极点配置方法的控制器,得到转角的反馈控制率。从试验数据可以看出:车辆横向位置偏差、航向角偏差、转角控制量分别控制在0.008 m、0.07 rad(0.5°)、0.21 rad(12°)附近,各向偏差均稳定,误差控制在1%以内。该种路径跟踪控制算法的研究可为铰接式车辆无人驾驶提供参考。 展开更多

关键词 车辆 模型 算法 神经网络 极点配置法 轨迹跟踪 硬件在环仿真

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四轮差动驱动型AGV嵌入式运动控制器设计与研究 被引量：11

4

作者 宋立博 李劲松 费燕琼 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第24期2903-2907,共5页

设计了前两轮从动、后两轮差动驱动的四轮底盘结构AGV。在考虑非完整约束和轴承摩擦力的基础上,结合牛顿力学方法和矩阵分析方法建立了以运动速度和转弯角速度为状态变量的AGV非完整状态空间方程;使用全状态反馈的极点配置法建立了运动... 设计了前两轮从动、后两轮差动驱动的四轮底盘结构AGV。在考虑非完整约束和轴承摩擦力的基础上,结合牛顿力学方法和矩阵分析方法建立了以运动速度和转弯角速度为状态变量的AGV非完整状态空间方程;使用全状态反馈的极点配置法建立了运动控制方程,采用DS87C520和PSD813F2设计了其嵌入式运动控制器。仿真和实验证明了非完整状态空间方程、运动控制方程和嵌入式运动控制系统的可靠性、实时性和稳定性。 展开更多

关键词 自动导引车(AGV) 状态空间 非完整约束 嵌入式系统 极点配置法

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基于倒立摆的两种控制策略的研究 被引量：10

5

作者 潘健 王俊 汤才刚 《现代电子技术》 2008年第1期129-130,143,共3页

倒立摆系统被广泛应用于检验各种控制理论和控制策略的有效性中。分析了两种简单而有效的控制策略:极点配置法和线性二次最优控制策略的LQR法,并通过Matlab仿真对单极倒立摆系统进行了控制效果的对比,从理论和仿真结果上讨论了这两种控... 倒立摆系统被广泛应用于检验各种控制理论和控制策略的有效性中。分析了两种简单而有效的控制策略:极点配置法和线性二次最优控制策略的LQR法,并通过Matlab仿真对单极倒立摆系统进行了控制效果的对比,从理论和仿真结果上讨论了这两种控制策略的优缺点。 展开更多

关键词 倒立摆 极点配置法 LQR MATLAB

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单相逆变电路单环与双环控制的仿真实验研究 被引量：5

6

作者 李文娟 绳燕 +1 位作者 吴天强 于长胜 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2016年第7期114-117,121,共5页

为使逆变电路具有更高的控制精度和更强的带负载及抗负载扰动能力,研究采用闭环控制的单相逆变电路。设计了电压单环和电压电流双环两种控制方案的控制器,并采用极点配置法确定相关参数。利用Simulink仿真模型对比分析了在非线性负载和... 为使逆变电路具有更高的控制精度和更强的带负载及抗负载扰动能力,研究采用闭环控制的单相逆变电路。设计了电压单环和电压电流双环两种控制方案的控制器,并采用极点配置法确定相关参数。利用Simulink仿真模型对比分析了在非线性负载和突变负载情况下单环与双环控制的逆变输出电压和电流的波形。结果表明:双环控制下单相逆变电路电压变化率小、谐波含量少,具有更好的带负载及抗负载扰动能力。 展开更多

关键词 逆变电路 单环控制 双环控制 极点配置法

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闭环极点在指定区域内的l^1优化控制器 被引量：2

7

作者 方华京 涂健 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 1991年第2期142-147,共6页

本文提出了一种闭环极点在指定区域内的l^1优化反馈控制器的设计方法。证明了对闭环极点的位置加以限制后,指标函数的下确界和无限制时的指标函数下确界相同。这就保证了在满足瞬态特性要求后,不会明显降低系统的抗扰性或鲁棒性。给出... 本文提出了一种闭环极点在指定区域内的l^1优化反馈控制器的设计方法。证明了对闭环极点的位置加以限制后,指标函数的下确界和无限制时的指标函数下确界相同。这就保证了在满足瞬态特性要求后,不会明显降低系统的抗扰性或鲁棒性。给出了任意逼近指标函数下确界的计算步骤和计算实例。 展开更多

关键词 闭环极点 最优控制器 离散系统

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编队飞行最优相对轨迹生成与跟踪控制 被引量：1

8

作者 董晓光 曹喜滨 +1 位作者 张锦绣 施梨 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期138-145,共8页

燃料消耗和对参考轨迹的跟踪误差是编队任务的主要关注因素,为尽量节省燃料且减小跟踪误差,需要设计合理的参考轨迹与跟踪控制算法。为此,首先推导描述星间相对运动的完整动力学方程以及对参考轨迹的跟踪误差方程,基于完整相对动力学模... 燃料消耗和对参考轨迹的跟踪误差是编队任务的主要关注因素,为尽量节省燃料且减小跟踪误差,需要设计合理的参考轨迹与跟踪控制算法。为此,首先推导描述星间相对运动的完整动力学方程以及对参考轨迹的跟踪误差方程,基于完整相对动力学模型的无摄动形式,利用LGR(Legendre-Gauss-Radau)法将最优轨迹规划问题转化为非线性规划问题,使其可以数值求解;进而设计了带极点配置的H∞控制器,通过将系统闭环极点配置到左半复平面的合适区域,可以得到满意的跟踪误差同时维持合理的燃料消耗,在存在地球引力摄动、空间环境扰动以及主星轨道机动的情况下,能够完成对期望轨迹的跟踪。仿真结果显示了结果的有效性。 展开更多

关键词 编队飞行 轨迹生成 伪谱法 H∞控制 极点配置

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风洞虚拟飞行试验控制系统设计 被引量：1

9

作者 陈星阳 郑鵾鹏 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2013年第6期129-132,共4页

文中根据风洞虚拟飞行仿真系统的特点以及试验要求,设计了用于风洞虚拟飞行仿真的模型导弹的俯仰、偏航和滚转通道控制系统。导弹俯仰通道采用了迎角指令控制的三回路闭环控制结构,滚转通道采用了滚转姿态角指令控制的两回路闭环控制结... 文中根据风洞虚拟飞行仿真系统的特点以及试验要求,设计了用于风洞虚拟飞行仿真的模型导弹的俯仰、偏航和滚转通道控制系统。导弹俯仰通道采用了迎角指令控制的三回路闭环控制结构,滚转通道采用了滚转姿态角指令控制的两回路闭环控制结构,而偏航通道采用液压驱动机构来开环控制侧滑角。利用极点配置法设计了俯仰和滚转通道的控制增益。最后通过数字仿真对所设计的控制系统进行了仿真验证。从数字仿真结果可以看出,无论是时域还是频域,所设计的俯仰和滚转通道闭环控制系统均能满足风洞虚拟飞行仿真的要求。 展开更多

关键词 虚拟飞行仿真 闭环控制系统 极点配置

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气动位置伺服控制系统中的辨识方法比较 被引量：1

10

作者 闵为 王峥嵘 张玮 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2007年第6期50-53,共4页

针对采用极点配置自适应控制的气动位置伺服系统,分别应用带固定遗忘因子的递推最小二乘法和修正平方根法的辨识方法对其进行在线辨识研究.通过实验证明,采用修正平方根法的辨识过程与采用带固定遗忘因子的递推最小二乘估计法的辨识过... 针对采用极点配置自适应控制的气动位置伺服系统,分别应用带固定遗忘因子的递推最小二乘法和修正平方根法的辨识方法对其进行在线辨识研究.通过实验证明,采用修正平方根法的辨识过程与采用带固定遗忘因子的递推最小二乘估计法的辨识过程相比,修正平方根法的辨识参数值变化幅度较小,且变化过程较平缓,更适用于采用极点配置自适应控制的气动位置伺服系统. 展开更多

关键词 系统辨识 极点配置自适应控制 带固定遗忘因子的递推最小二乘法 修正平方根法

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旋转柔性机械臂系统的实验模型辨识及伺服速度抑振控制 被引量：10

11

作者 贾振 娄军强 +2 位作者 杨依领 陈特欢 魏燕定 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第24期76-82,133,共8页

研究了伺服驱动的旋转柔性机械臂系统的实验模型辨识和伺服速度抑振控制问题。建立了从伺服电机的速度驱动信号到旋转柔性机械臂根部应变振动信号的传递函数模型,并对模型关键参数进行了实验辨识。实验结果显示辨识模型预测输出在伪随... 研究了伺服驱动的旋转柔性机械臂系统的实验模型辨识和伺服速度抑振控制问题。建立了从伺服电机的速度驱动信号到旋转柔性机械臂根部应变振动信号的传递函数模型,并对模型关键参数进行了实验辨识。实验结果显示辨识模型预测输出在伪随机信号和扫频激励信号下与实际结构动态响应的吻合度分别为78.8%和89.8%,证实了所建立模型和参数辨识结果的正确性,掌握了柔性臂在旋转过程中的振动特性。提出了一种基于极点配置的伺服速度抑振控制方法。通过二阶系统最佳阻尼比确定了闭环极点位置,得到了闭环反馈增益。实验中旋转柔性机械臂系统在梯形速度曲线下的残余振动衰减时间缩短为3 s,其一阶固有频率振动幅值由77.5 dB衰减到32.9 dB。通过伺服电机速度控制实现了旋转柔性机械臂系统振动的快速有效抑制。 展开更多

关键词 旋转柔性机械臂 系统辨识 伺服速度抑振 极点配置法

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基于改进免疫遗传算法的双馈风机控制系统PI参数优化 被引量：9

12

作者 谷昱君 聂暘 +1 位作者 王东 焦彦军 《陕西电力》 2016年第11期25-30,共6页

鉴于双馈风机(DFIG)在故障期间的控制性能依赖干控制参数的选取,将免疫遗传算法(IGA)引入DFIG控制系统PI参数的优化设计中,以DFIG的控制目标作为PI参数的优化目标,选取极点配置法整定值作为初值提高优化效率,根据DFIG控制系统自身特点... 鉴于双馈风机(DFIG)在故障期间的控制性能依赖干控制参数的选取,将免疫遗传算法(IGA)引入DFIG控制系统PI参数的优化设计中,以DFIG的控制目标作为PI参数的优化目标,选取极点配置法整定值作为初值提高优化效率,根据DFIG控制系统自身特点对编码、交叉和变异算子、免疫算子进行自适应改进.形成了适用干DFIG控制系统PI参数优化的改进免疫遗传算法(IIGA)。该算法可以同时实现控制系统的多目标优化和转子侧变换器与网侧变换器的协调配合,在电压跌落过程中较极点配置法可获得更好的控制性能。最后,在MATLAB,Simulink中搭建了含风电场的系统仿真模型,仿真结果验证了本文所提方法的有效性。 展开更多

关键词 双馈感应发电机 控制系统 PI控制器 极点配置法 改进免疫遗传算法

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压电分流阻尼电路设计的极点配置方法 被引量：4

13

作者 柳维玮 毛崎波 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期144-148,共5页

针对作为被动控制的压电分流阻尼电路提出极点配置方法。对压电分流阻尼系统建立机电耦合方程,考虑模态位移为输出量,得到系统极点的特征方程。运用主导极点与虚轴的距离对系统动态响应衰减有着关键作用这一特性,确立优化目标,然后求解... 针对作为被动控制的压电分流阻尼电路提出极点配置方法。对压电分流阻尼系统建立机电耦合方程,考虑模态位移为输出量,得到系统极点的特征方程。运用主导极点与虚轴的距离对系统动态响应衰减有着关键作用这一特性,确立优化目标,然后求解出压电分流阻尼电路参数的最优值。最后通过数值仿真对所设计的优化方法进行检验,并与传统传递函数优化法进行比较。仿真结果表明,运用极点配置方法设计的压电分流电路有着良好的抑制振动的效果,这验证了极点配置方法的有效性。 展开更多

关键词 压电分流阻尼 分流电路 极点配置方法 振动控制 参数优化

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通过极点配置方法设计分流扬声器 被引量：1

14

作者 柳维玮 毛崎波 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第24期80-84,共5页

提出极点配置方法设计分流扬声器电路参数,从而实现管道噪声控制。建立管道-扬声器耦合的数学模型以及分流扬声器数学模型,并求解得到分流扬声器控制系统的极点特征方程。运用主导极点的性质,推导出最佳的电阻值和电感值。并且通过数值... 提出极点配置方法设计分流扬声器电路参数,从而实现管道噪声控制。建立管道-扬声器耦合的数学模型以及分流扬声器数学模型,并求解得到分流扬声器控制系统的极点特征方程。运用主导极点的性质,推导出最佳的电阻值和电感值。并且通过数值计算分析分流扬声器在不同位置时的控制效果,从而分析得到最佳的分流扬声器位置。通过实验初步验证了所设计的分流扬声器控制管道噪声的效果。从数值计算和实验的结果中可以看出:通过极点配置方法设计的分流扬声器电路参数以及分流扬声器位置对管道噪声的控制效果良好。 展开更多

关键词 极点配置方法 分流扬声器 最优值 管道噪声控制 实验

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基于极点配置法的电磁分流阻尼优化设计 被引量：1

15

作者 李戈 毛崎波 +1 位作者 王永 谢冉 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2022年第6期19-23,65,共6页

使用极点配置法解决了机电耦合系数大于等于2时,H2优化以及定点理论不能用于电磁分流阻尼(electromagnetic shunt damper,EMSD)参数优化设计的问题,从而实现结构振动控制。得到了经极点配置法优化的最优调谐比、阻尼比等无量纲参数的解... 使用极点配置法解决了机电耦合系数大于等于2时,H2优化以及定点理论不能用于电磁分流阻尼(electromagnetic shunt damper,EMSD)参数优化设计的问题,从而实现结构振动控制。得到了经极点配置法优化的最优调谐比、阻尼比等无量纲参数的解析解。数值计算结果表明:极点配置法能用于解决当机电耦合系数取大数值时,EMSD分流电路的优化设计问题;在时域上,极点配置法对应的衰减系数分别大于基于H∞、H2优化的主导极点决定的衰减系数76.96%、282.47%,从而使得系统暂态分量衰减最快;极点配置法具有良好的鲁棒性。 展开更多

关键词 振动与波 极点配置法 结构振动控制 机电耦合系数 电磁分流阻尼 鲁棒性

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基于递归正位置反馈的三阶压电纳米定位台谐振控制

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作者 吴智仁 许素安 +1 位作者 富雅琼 武泽宇 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期738-743,共6页

针对压电纳米定位台的低阻尼谐振振动,设计了一种基于递归结构的正位置反馈控制器(RPPF)的闭环控制方法。利用激励信号输入平台进行系统辨识并使用零极点对消方法简化三阶系统,对闭环特征方程使用费拉里法求解。针对控制器参数较多,极... 针对压电纳米定位台的低阻尼谐振振动,设计了一种基于递归结构的正位置反馈控制器(RPPF)的闭环控制方法。利用激励信号输入平台进行系统辨识并使用零极点对消方法简化三阶系统,对闭环特征方程使用费拉里法求解。针对控制器参数较多,极点配置不够准确等问题,利用飞蛾扑火算法对RPPF控制器进行参数配置。实验结果表明,与正位置反馈控制器(PPF)相比,递归正位置反馈控制器(RPPF)将三阶压电纳米定位台的闭环带宽从531 Hz提升到663 Hz,且50 Hz三角跟踪的最大绝对误差和均方根误差分别降低了30.12%和26.47%,具有更好的跟踪速度和精度。 展开更多

关键词 压电纳米定位台 低阻尼谐振模态抑制 极点配置法 递归结构 主动阻尼控制器

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