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高频伺服系统逆变器死区非线性补偿策略
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作者 周国祥 王邦继 +1 位作者 王梦轩 许琨辉 《电工技术学报》 北大核心 2025年第8期2630-2642,共13页
针对伺服系统在高开关频率应用下逆变器死区非线性效应引起的电流谐波畸变问题,提出无死区双调制波脉冲宽度调制(PWM)和逆变器非线性补偿相结合的策略。首先基于反并联二极管的续流特性,在互补驱动脉冲之间加入驱动空缺区以避免死区时... 针对伺服系统在高开关频率应用下逆变器死区非线性效应引起的电流谐波畸变问题,提出无死区双调制波脉冲宽度调制(PWM)和逆变器非线性补偿相结合的策略。首先基于反并联二极管的续流特性,在互补驱动脉冲之间加入驱动空缺区以避免死区时间的引入。其次通过向直轴注入斜坡电流来获取逆变器非线性特性所对应的误差电压,采用线性迭代插值法来求解逆变器非线性误差电压与电流幅值之间的关系,最终实现逆变器非线性误差电压的在线补偿。同时阐述了引入死区时间后再进行补偿和无死区双调制波PWM的区别,对两者解除占空比限制的效果进行了分析。最后通过仿真和实验表明,所提策略能够增加输出电压的线性调制区,消除由死区时间导致的输出占空比限制,有效地抑制了高开关频率逆变器死区非线性效应导致的电流谐波畸变。此外所提策略易于实现,无需额外的控制环路计算,可适用于更高开关频率的伺服驱动控制系统。 展开更多
关键词 永磁同步电机 逆变器死区非线性 死区消除 非线性补偿 误差电压计算
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一种研究死区非线性对系统频率特性影响的图解方法
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作者 刘鹏 李怀兵 +2 位作者 杨超凡 陈婷 刘凯 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2022年第3期301-308,共8页
基于描述函数法将控制系统中死区非线性环节等效为可变增益的线性环节。通过计算不同频率下控制系统在死区环节中的输入和输出值,得到其等效增益值。将控制系统等效变换为单位负反馈系统,先不考虑死区非线性,得到系统开环传递函数及其... 基于描述函数法将控制系统中死区非线性环节等效为可变增益的线性环节。通过计算不同频率下控制系统在死区环节中的输入和输出值,得到其等效增益值。将控制系统等效变换为单位负反馈系统,先不考虑死区非线性,得到系统开环传递函数及其开环幅相特性曲线。在复平面上连接原点和不考虑死区的系统开环幅相特性曲线各频率下对应的点,每个频率都形成一条直线。死区非线性的效果是使各频率对应的点沿直线向原点移动。将等M圆、等N圆映射到开环幅相曲线上,可以得到系统闭环幅频特性和闭环相频特性。基于上述方法,研究了传动间隙对电动伺服系统闭环频率特性的影响。研究结果显示:可以通过等M圆、等N圆及线性部分的开环幅相曲线直观地观测到间隙对系统频率特性的影响;死区非线性对系统闭环频率特性的影响取决于不考虑死区环节时的线性部分;负载间隙比闭环内的间隙对系统闭环频率的影响更大。 展开更多
关键词 死区非线性 频率特性 图解法
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基于障碍李雅普诺夫函数非线性系统的死区补偿控制 被引量:4
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作者 刘磊 《南京信息工程大学学报(自然科学版)》 CAS 2018年第6期681-686,779,共7页
本文集中在带有部分状态约束的非线性单输入单输出系统的自适应控制器设计上.考虑了非对称死区的非线性输入特性,选取障碍李雅普诺夫函数用来阻止部分受约束的状态违反约束条件.根据障碍李雅普诺夫函数反步法,解决了该类系统的输出跟踪... 本文集中在带有部分状态约束的非线性单输入单输出系统的自适应控制器设计上.考虑了非对称死区的非线性输入特性,选取障碍李雅普诺夫函数用来阻止部分受约束的状态违反约束条件.根据障碍李雅普诺夫函数反步法,解决了该类系统的输出跟踪问题,同时也处理了死区非线性带来的影响.针对下三角结构的非线性系统,设计了自适应控制器,证明了闭环系统所有信号都是有界的,同时保证了系统输出可以跟踪上参考信号.最后,仿真结果表明了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 约束控制 障碍李雅普诺夫函数 死区非线性输入 反步法
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一种非线性滤波器的设计 被引量:6
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作者 张舒铠 刘鑫屏 《广东电力》 2016年第5期11-14,41,共5页
工业现场中测量信号往往含有大量噪声,直接将这些测量信号引入到闭环控制系统中,可能导致执行机构产生不必要的动作。为此,设计一种包含高频通道和低频通道的非线性滤波器,在高频通道侧增加死区限幅非线性环节,可以实现对高频小幅干扰... 工业现场中测量信号往往含有大量噪声,直接将这些测量信号引入到闭环控制系统中,可能导致执行机构产生不必要的动作。为此,设计一种包含高频通道和低频通道的非线性滤波器,在高频通道侧增加死区限幅非线性环节,可以实现对高频小幅干扰信号及大幅异常突变信号进行滤波,而对正常变化范围内的信号不进行滤波处理。用这种非线性滤波器分别对火电机组的炉膛压力、汽包水位、磨煤机电流等信号进行滤波处理,在不影响系统控制品质的前提下,能够有效减小执行机构异常动作的幅度和频率。 展开更多
关键词 非线性滤波器 死区限幅非线性环节 速率限制非线性环节 信号滤波
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先导式电液比例阀非线性位置自适应补偿控制 被引量:11
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作者 陈立娟 彭泽钦 +3 位作者 孙家庆 高伟 华钟 艾超 《液压与气动》 北大核心 2021年第8期64-71,共8页
为了提高先导式电液比例阀的位置控制性能,解决大批量先导式电液比例阀生产带来的不一致性问题,首先,建立了比例阀的非线性数学模型,针对比例阀死区不一致且难检测的问题,提出死区在线检测方法,采集主阀开始运动时的先导阀电磁铁电流值... 为了提高先导式电液比例阀的位置控制性能,解决大批量先导式电液比例阀生产带来的不一致性问题,首先,建立了比例阀的非线性数学模型,针对比例阀死区不一致且难检测的问题,提出死区在线检测方法,采集主阀开始运动时的先导阀电磁铁电流值来表征死区大小,将当前死区值通过上位机在线读出并进行补偿;然后,针对普通PID固定增益带来的控制效率和精度低下的缺点,设计了基于死区在线检测的模糊PID自适应位置控制器,实时动态调整控制器各项参数;最后,基于MATLAB软件和先导式电液比例阀测试平台,验证所提出的控制方法的有效性。研究结果为先导式电液比例阀的批量化生产奠定了理论基础。 展开更多
关键词 先导式电液比例阀 非线性死区 死区在线检测 模糊PID
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具有调速器死区的LFC系统的广义自抗扰控制 被引量:3
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作者 常帅兵 谭文 曾智勇 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期818-825,共8页
为了消除调速器死区非线性对系统的影响和保证系统稳定,针对存在调速器死区的负荷频率控制(load frequency control,LFC)系统,采用了自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)方法,并通过描述函数法验证控制方法的有效性... 为了消除调速器死区非线性对系统的影响和保证系统稳定,针对存在调速器死区的负荷频率控制(load frequency control,LFC)系统,采用了自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)方法,并通过描述函数法验证控制方法的有效性。提出死区线性化方法,并采用了广义自抗扰控制(generalized active disturbance rejection control,GADRC)方法。为能有效地消除死区非线性,提出了一种误差补偿策略。仿真结果显示,提出的误差补偿策略能有效地消除死区非线性,保证了系统的控制性能。提出通过描述函数法获得补偿系数的取值范围也是可行。 展开更多
关键词 调速器死区非线性 负荷频率控制 描述函数法 广义自抗扰控制 误差补偿策略
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自适应动态径向基函数网络死区补偿控制 被引量:2
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作者 李妍 毛志忠 王琰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1395-1400,共6页
死区非线性存在于许多实际系统中,这将影响控制系统的性能,甚至会造成系统不稳定.为了补偿动态系统中的死区非线性,提出一种基于自适应动态径向基函数网络(DRBF)的死区补偿控制方法.先用自适应DRBF网络在线补偿未知死区产生的不良影响;... 死区非线性存在于许多实际系统中,这将影响控制系统的性能,甚至会造成系统不稳定.为了补偿动态系统中的死区非线性,提出一种基于自适应动态径向基函数网络(DRBF)的死区补偿控制方法.先用自适应DRBF网络在线补偿未知死区产生的不良影响;对于补偿后的动态系统,设计一个与DRBF网络并联的线性控制器.通过Lyapunov方法证明闭环系统的稳定性.以液压系统为例进行仿真,仿真结果表明本文方法能有效地消除控制系统的稳态误差,减少计算量,而且控制信号没有频繁振荡. 展开更多
关键词 液压系统 死区非线性 动态径向基函数 LYAPUNOV稳定性
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具有死区输入的HXD_2型机车制动缸自适应补偿控制 被引量:7
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作者 刘芳璇 谢程程 王桂荣 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2018年第2期177-182,共6页
为研究HXD_2型机车制动缸在制动时受副风缸压力和轮对径向形变挤压时的制动缸活塞位置控制精度,考虑实际工况中换向阀阀口死区非线性和轮对挤压闸瓦及制动缸活塞杆产生的未知扰动、制动缸内壁与活塞非严格配合导致的压力漏损,建立了具... 为研究HXD_2型机车制动缸在制动时受副风缸压力和轮对径向形变挤压时的制动缸活塞位置控制精度,考虑实际工况中换向阀阀口死区非线性和轮对挤压闸瓦及制动缸活塞杆产生的未知扰动、制动缸内壁与活塞非严格配合导致的压力漏损,建立了具有死区输入的制动缸非线性系统模型;针对换向阀阀芯游移方向的不确定性,引入Nussbaum类型函数;为改善系统误差面的收敛性,引入虚拟反馈控制函数;依据Lyapunov稳定性理论,构造了基于Nussbaum函数的死区自适应补偿控制器。理论分析及仿真结果表明,制动缸伺服系统闭环跟踪误差半全局一致有界并收敛于0;系统跟踪误差动态抖振较小且收敛迅速;控制输入及Nussbaum函数平滑有界。具有死区输入的制动缸伺服系统能够有效克服死区非线性,并对外部未知时变负载和参数漂移具有较强鲁棒性。 展开更多
关键词 死区非线性 阀芯游移 Nussbaum类型函数 虚拟反馈控制 自适应补偿控制
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含作动器死区输入的主动悬架鲁棒控制(英文) 被引量:2
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作者 陈逸宁 曹青松 程文明 《机床与液压》 北大核心 2019年第24期1-5,共5页
主动悬架的性能通常优于被动悬架。设计了受路面扰动的四分之一汽车主动悬架系统2自由度模型。针对作动器未知非线性死区输入,提出了一种鲁棒控制方案,该控制器可以消除由于参数不确定性对系统造成的不利影响。H∞提高了车辆的乘坐舒适... 主动悬架的性能通常优于被动悬架。设计了受路面扰动的四分之一汽车主动悬架系统2自由度模型。针对作动器未知非线性死区输入,提出了一种鲁棒控制方案,该控制器可以消除由于参数不确定性对系统造成的不利影响。H∞提高了车辆的乘坐舒适性和操控性,以及系统的鲁棒性。仿真结果表明:鲁棒控制器对系统参数的不确定性具有很强的鲁棒性,它可以有效地消除死区对系统的影响,消除系统其他不可测量的干扰,从而保证系统全局稳定。 展开更多
关键词 主动悬架 非线性死区 H∞控制器
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液压绞车主动升沉补偿控制研究 被引量:17
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作者 魏素芬 杨文林 张竺英 《液压与气动》 北大核心 2009年第7期27-29,共3页
对水下机器人铠缆收放绞车进行主动升沉补偿控制,可以提高水下机器人作业和收放的安全性能。该文建立了液压绞车的主动升沉补偿控制模型,通过测量母船升沉运动进行主动升沉补偿控制,并采用了前馈控制器以提高液压绞车的响应速度。试验表... 对水下机器人铠缆收放绞车进行主动升沉补偿控制,可以提高水下机器人作业和收放的安全性能。该文建立了液压绞车的主动升沉补偿控制模型,通过测量母船升沉运动进行主动升沉补偿控制,并采用了前馈控制器以提高液压绞车的响应速度。试验表明,液压绞车主动升沉补偿前馈控制可以得到较高的水下机器人升沉补偿效率。 展开更多
关键词 水下机器人 液压绞车 电液比例控制 前馈控制 死区非线性
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基于扰动观测器的高超声速飞行器递阶滑模控制 被引量:3
11
作者 陈辰 马广富 +1 位作者 孙延超 李传江 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期840-850,共11页
针对存在扰动、执行机构死区非线性以及系统不确定性的高超声速飞行器巡航飞行纵向通道模型,提出了带有新型非线性扰动观测器的递阶滑模控制器。递阶滑模控制器采用多层终端滑模面的回归结构,能够保证系统跟踪误差在有限时间内收敛到0.... 针对存在扰动、执行机构死区非线性以及系统不确定性的高超声速飞行器巡航飞行纵向通道模型,提出了带有新型非线性扰动观测器的递阶滑模控制器。递阶滑模控制器采用多层终端滑模面的回归结构,能够保证系统跟踪误差在有限时间内收敛到0.将执行机构的死区非线性简化为输入的未知扰动,对于系统中存在的由扰动和不确定性产生的复合扰动,设计了新型非线性扰动观测器,补偿作用避免了通过增大系统增益提高控制系统抗扰动性能,同时观测器可以对死区非线性产生的系统扰动进行观测,消除死区非线性对控制系统的影响。理论证明了观测值误差为渐进收敛。基于Lyapunov理论对带有扰动观测器的综合控制系统进行稳定性证明。理论分析和仿真结果表明,该控制策略对高超声速飞行器具有较好的控制作用。 展开更多
关键词 控制科学与技术 高超声速飞行器 递阶终端滑模 扰动观测器 干扰抑制 死区非线性
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先导式大流量电液比例方向阀优化匹配研究 被引量:1
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作者 艾超 孔祥东 +2 位作者 宋豫 王娟 田德志 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1069-1076,共8页
针对先导式大流量电液比例方向阀因控制算法和结构设计不合理造成其匹配性能较差,从而导致其位置控制性能较差的问题,进行了控制算法和结构设计研究,提出了死区非线性环节补偿和结构参数优化的匹配方法。建立了对称非匹配先导阀控主阀... 针对先导式大流量电液比例方向阀因控制算法和结构设计不合理造成其匹配性能较差,从而导致其位置控制性能较差的问题,进行了控制算法和结构设计研究,提出了死区非线性环节补偿和结构参数优化的匹配方法。建立了对称非匹配先导阀控主阀的数学模型,利用描述函数法得到了该阀的稳定性判断条件,并设计了定值补偿电路补偿死区,实现了比例控制放大器与比例阀的匹配;以位置控制性能优良为寻优目标,利用遗传算法对先导阀节流槽结构参数进行优化设计,实现了先导级与主级的匹配。建立了基于AMESim和Simulink的比例阀机电液联合仿真模型,仿真证明,死区补偿及结构参数优化设计在保证系统稳定性的同时能够有效提高阀的位置控制性能,验证了优化匹配方法的可行性,对比例阀的设计具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 比例方向阀 死区非线性 参数匹配 联合仿真
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超精密机床伺服系统双模控制器的设计
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作者 王立松 陈明君 +1 位作者 苏宝库 董申 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2001年第1期24-25,35,共3页
提出了超精密机床伺服系统的双模控制方法 ,开发出基于该方法的新型闭环位置控制系统。该方法在不改变原有的控制器结构的基础上 ,可以有效地补偿由于动静摩擦所引起的执行机构死区非线性作用的影响 ,因此实现比较简单。实验证明 ,系统... 提出了超精密机床伺服系统的双模控制方法 ,开发出基于该方法的新型闭环位置控制系统。该方法在不改变原有的控制器结构的基础上 ,可以有效地补偿由于动静摩擦所引起的执行机构死区非线性作用的影响 ,因此实现比较简单。实验证明 ,系统在低速跟踪时 ,采用该方法实现了最大跟踪误差小于± 0 .1μm。 展开更多
关键词 超精密机床 双模控制器 执行机构死区非线性作用 伺服系统
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电液比例系统鲁棒自适应动态表面控制 被引量:3
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作者 白寒 管成 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1441-1448,共8页
针对具有未知死区的单出杆液压缸电液比例系统,提出一种鲁棒自适应动态表面控制方法.为克服死区非线性,引入一个新型死区模型,将未知死区转化为一个具有时变增益和未知上界的不确定项的线性系统.对模型时变增益采用类似鲁棒控制的方法,... 针对具有未知死区的单出杆液压缸电液比例系统,提出一种鲁棒自适应动态表面控制方法.为克服死区非线性,引入一个新型死区模型,将未知死区转化为一个具有时变增益和未知上界的不确定项的线性系统.对模型时变增益采用类似鲁棒控制的方法,对模型不确定项的上界进行自适应估计.利用动态表面控制技术简化控制器的设计,采用一种简单的鲁棒设计方法补偿系统的模型不确定项,最终给出整个电液系统的自适应控制器和不确定参数自适应律的设计方法.该控制方法结构简单,鲁棒性强.实验结果表明,采用该控制方法可取得良好的控制效果,尤其可以补偿比例换向阀未知死区不确定性对系统的影响. 展开更多
关键词 未知非线性死区 动态表面控制 电液比例系统 鲁棒控制 自适应控制
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