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基于模糊RBF滑模控制的被动式电液负载模拟器力加载策略研究
1
作者 李航 罗小辉 曹树平 《机床与液压》 北大核心 2025年第12期98-105,共8页
针对大负载工作条件以及系统中存在的舵机运动干扰等问题,以300 kN惯性负载被动式电液负载模拟器为研究对象,在扰动频率不低于2 Hz的工况下开展力加载精度提升试验。考虑实际工作过程中非线性因素与不确定性因素的影响,建立系统非线性... 针对大负载工作条件以及系统中存在的舵机运动干扰等问题,以300 kN惯性负载被动式电液负载模拟器为研究对象,在扰动频率不低于2 Hz的工况下开展力加载精度提升试验。考虑实际工作过程中非线性因素与不确定性因素的影响,建立系统非线性数学模型;基于神经网络能够逼近任意非线性函数的优势,结合滑模控制理论与模糊RBF神经网络算法,设计一种模糊RBF滑模控制器,通过模糊RBF神经网络输出值对滑模控制律中的未知项进行估计补偿,使模糊RBF滑模控制器不再依赖系统的准确参数;根据Lyapunov稳定性理论得到神经网络学习率,并证明控制器的稳定性;最后在MATLAB/Simulink环境下搭建数值仿真平台进行仿真试验。结果表明:与PID控制器、RBF神经网络滑模控制器相比,所设计的模糊RBF滑模控制器具有优良的力加载跟踪效果以及良好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 电液负载模拟器 非线性模型 滑模控制 模糊RBF神经网络 加载精度
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基于ADRC的电动负载模拟器控制方法
2
作者 符伟鹏 陈机林 +2 位作者 桂林 肖顺志 季强 《兵工自动化》 北大核心 2025年第5期90-93,共4页
为解决针对某火炮负载模拟器平台在加载过程中产生的扰动力矩严重干扰系统稳定性和加载精度问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的电动负载模拟器控制方法。通过“扩张观测器”估计“总和扰动”并... 为解决针对某火炮负载模拟器平台在加载过程中产生的扰动力矩严重干扰系统稳定性和加载精度问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的电动负载模拟器控制方法。通过“扩张观测器”估计“总和扰动”并进行反馈补偿,从而实现系统良好的抗干扰能力,降低系统对于精确系统模型的依赖;设计ADRC控制器,建立控制系统和仿真模型,并进行Matlab/Simulink仿真。仿真结果表明,该控制系统对电动负载模拟器的控制具有可行性。 展开更多
关键词 自抗扰控制 扩张观测器 负载模拟器 电机控制
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舵机电动负载模拟器迭代学习控制 被引量:1
3
作者 刘晓琳 李晋恺 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2727-2738,共12页
针对舵机电动负载模拟器(ELSSG)受到多余力矩干扰的问题,提出了一种结合迭代学习控制与误差符号鲁棒积分控制(RISE)的复合控制器。建立了ELSSG的数学模型,分析了多余力矩的产生机理。在硬件结构上,引入了金属-橡胶缓冲弹簧以提高系统稳... 针对舵机电动负载模拟器(ELSSG)受到多余力矩干扰的问题,提出了一种结合迭代学习控制与误差符号鲁棒积分控制(RISE)的复合控制器。建立了ELSSG的数学模型,分析了多余力矩的产生机理。在硬件结构上,引入了金属-橡胶缓冲弹簧以提高系统稳定性及加载精度;在控制策略上,基于误差符号鲁棒积分控制与自适应遗忘因子改进的引导信号迭代学习控制设计了复合控制器,并证明了该迭代学习控制的收敛条件。通过仿真实验证明了复合控制器与传统迭代学习控制方法、PID控制方法相比,能够更加有效地消除多余力矩干扰,提高ELSSG加载力矩输出精度。 展开更多
关键词 舵机电动负载模拟器 多余力矩 迭代学习控制 金属-橡胶缓冲弹簧 遗忘因子
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基于模型参考自适应的电液负载模拟器主动加载力控制研究
4
作者 钟海防 刘凯磊 +3 位作者 强红宾 康绍鹏 陈茂泽 张钰琦 《机床与液压》 北大核心 2024年第15期88-94,共7页
针对电液负载模拟器在主动加载过程中参数不确定、非线性、易受到外部干扰等导致控制精度较低的问题,提出一种基于模型参考自适应的主动加载力控制方法。根据电液负载模拟器加载系统的工作原理,建立系统的数学模型,通过对参数模型辨识... 针对电液负载模拟器在主动加载过程中参数不确定、非线性、易受到外部干扰等导致控制精度较低的问题,提出一种基于模型参考自适应的主动加载力控制方法。根据电液负载模拟器加载系统的工作原理,建立系统的数学模型,通过对参数模型辨识得到系统的传递函数,设计模型参考自适应控制器,并基于李雅普诺夫理论验证控制器的稳定性。最后,通过AMESim和Simulink联合仿真模型对提出的控制方法进行分析。仿真结果表明:与传统PID控制器相比,在不同加载力指令下,模型参考自适应控制器显著提升了加载系统的控制精度和响应速度,加载力误差控制在0.6%以内,有效抑制了外部干扰。 展开更多
关键词 主动加载力 模型参考自适应控制 参数模型辨识 负载模拟器
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大力矩电动负载模拟器设计与建模 被引量:24
5
作者 符文星 孙力 +2 位作者 于云峰 朱苏朋 闫杰 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3596-3598,3602,共4页
负载模拟器可以模拟飞行器飞行过程中舵机承受的铰链力矩,是重要的半实物仿真设备之一。提出了一种基于直流力矩电机和线性驱动器的加载方案,并通过弹簧杆调节加载系统连接刚度,降低了影响电动负载模拟器性能的噪声干扰和多余力矩,设计... 负载模拟器可以模拟飞行器飞行过程中舵机承受的铰链力矩,是重要的半实物仿真设备之一。提出了一种基于直流力矩电机和线性驱动器的加载方案,并通过弹簧杆调节加载系统连接刚度,降低了影响电动负载模拟器性能的噪声干扰和多余力矩,设计了力矩输出大、加载精度和频响高的电动负载模拟器。建立了电动负载模拟器系统的数学模型,并与实测结果进行了对比验证。 展开更多
关键词 负载模拟器 直流力矩电机 线性驱动器 弹簧杆
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负载模拟器中的摩擦力及其补偿控制 被引量:23
6
作者 王晓东 华清 +1 位作者 焦宗夏 王少萍 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期511-514,共4页
介绍了利用变增益PID控制方法补偿负载模拟器中摩擦力的方法。分析了负载模拟器系统中的各种非线性问题和摩擦力矩对高精度负载模拟器产生的非常重要的影响 ,并对摩擦现象进行了建模 ,提出了变增益PID控制方法对其进行补偿 ,为含有强摩... 介绍了利用变增益PID控制方法补偿负载模拟器中摩擦力的方法。分析了负载模拟器系统中的各种非线性问题和摩擦力矩对高精度负载模拟器产生的非常重要的影响 ,并对摩擦现象进行了建模 ,提出了变增益PID控制方法对其进行补偿 ,为含有强摩擦影响的系统综合控制性能的提高提供了一个解决途径 ,同时和准积分方法进行了对照。实验证明了变增益PID控制方法的有效性和简洁性。 展开更多
关键词 非线性控制 摩擦 变增益控制 摩擦补偿 负载模拟器
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电液负载模拟器多余力抑制的结构补偿控制 被引量:23
7
作者 邵俊鹏 李建英 +1 位作者 王仲文 韩桂华 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期586-591,共6页
针对电液负载模拟器存在多余力,且多余力严重影响加载精确度的问题,同时为了提高加载系统的控制性能,介绍了电液负载模拟器的工作原理,对舵机系统、加载系统分别进行建模,建立整个电液负载模拟器系统的控制模型。设计了结构补偿环节,提... 针对电液负载模拟器存在多余力,且多余力严重影响加载精确度的问题,同时为了提高加载系统的控制性能,介绍了电液负载模拟器的工作原理,对舵机系统、加载系统分别进行建模,建立整个电液负载模拟器系统的控制模型。设计了结构补偿环节,提出电液负载模拟器多余力抑制的控制方案,从理论上结构补偿环节可以实现对系统全部补偿和抑制多余力。对采用结构补偿环节前后的模型进行仿真分析和实验研究,结果表明采用结构补偿环节能使多余力大幅度减小,动态加载精确度明显提高,验证了控制方案的正确性和有效性。 展开更多
关键词 电液负载模拟器 控制模型 被动加载 结构补偿环节 多余力
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电动负载模拟器多余力矩产生机理及抑制 被引量:59
8
作者 李成功 靳红涛 焦宗夏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期204-208,共5页
介绍了直流力矩电机驱动的电动负载模拟器的机械结构和工作原理,建立了电动负载模拟器执行机构的数学模型并用方框图表示.分析了直流力矩电机的机械特性并指出其正常工作的范围.分析了电动负载模拟器在启动过程、正常运行和换向过程中... 介绍了直流力矩电机驱动的电动负载模拟器的机械结构和工作原理,建立了电动负载模拟器执行机构的数学模型并用方框图表示.分析了直流力矩电机的机械特性并指出其正常工作的范围.分析了电动负载模拟器在启动过程、正常运行和换向过程中多余力矩产生的机理,提出用基于结构不变性原理的前馈补偿方案来补偿多余力矩.仿真结果从理论上证明了前馈补偿方案可以很好地解决多余力矩带来的干扰,实验结果也证明了前馈补偿方案的有效性和可行性. 展开更多
关键词 电动负载模拟器 多余力矩 结构不变性 干扰抑制
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电动负载模拟器控制系统设计 被引量:19
9
作者 符文星 孙力 +2 位作者 于云峰 朱苏朋 闫杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期621-625,共5页
电动负载模拟器可以模拟飞行器飞行过程中舵机承受的铰链力矩,是舵机测试和半实物仿真的关键设备之一。论文分析了电动负载模拟器的组成及工作原理,建立了数字仿真模型,详细分析了电动负载模拟器的特点,通过采用力变化速度反馈改善了系... 电动负载模拟器可以模拟飞行器飞行过程中舵机承受的铰链力矩,是舵机测试和半实物仿真的关键设备之一。论文分析了电动负载模拟器的组成及工作原理,建立了数字仿真模型,详细分析了电动负载模拟器的特点,通过采用力变化速度反馈改善了系统的阻尼特性,设计了基于偏差最优的PID控制器,并基于不变性原理对舵机运动进行补偿,实现了电动负载模拟器的快速、高精度控制,最后通过仿真验证了控制系统设计的正确性。 展开更多
关键词 电动负载模拟器 PID控制 不变性原理
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用于船舶舵机的电液负载模拟器之控制系统 被引量:14
10
作者 慕香永 裴润 +1 位作者 刘志林 张军 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期564-568,573,共6页
对船舶舵机使用的电液负载模拟器,建立了传递函数模型,给出了频率特性.根据这个模拟器的实时性和跟踪精度指标,设计了主从式结构计算机控制系统;其中采用了自适应模糊PID控制器,以保证系统的鲁棒性能;又设计了前馈控制器。提供速度补偿... 对船舶舵机使用的电液负载模拟器,建立了传递函数模型,给出了频率特性.根据这个模拟器的实时性和跟踪精度指标,设计了主从式结构计算机控制系统;其中采用了自适应模糊PID控制器,以保证系统的鲁棒性能;又设计了前馈控制器。提供速度补偿和加速度补偿,使系统有多余力时,能够满足性能指标.实际加载实验表明,无论主动或被动加载,其精度都满足设计指标,并且系统工作稳定可靠. 展开更多
关键词 负载模拟器 多余力 模糊自适应PID 前馈补偿
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惯量和刚度对电动负载模拟器频宽影响的分析 被引量:17
11
作者 王明彦 郭犇 王金梁 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期71-73,共3页
给出了一种电动负载模拟器的系统结构,分析了系统惯量和轴系刚度与系统加载频宽之间的关系并进行了仿真实验研究。结果表明,对于电动负载模拟系统,在选择负载惯量和轴系刚度时,既要考虑使转矩伺服系统有较高的频响,又要考虑系统的稳定... 给出了一种电动负载模拟器的系统结构,分析了系统惯量和轴系刚度与系统加载频宽之间的关系并进行了仿真实验研究。结果表明,对于电动负载模拟系统,在选择负载惯量和轴系刚度时,既要考虑使转矩伺服系统有较高的频响,又要考虑系统的稳定性和多余力矩的抑制效果. 展开更多
关键词 电动负载模拟器 惯量 刚度 频宽 系统结构 飞行器 伺服电机
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基于迭代学习的电动负载模拟器复合控制 被引量:19
12
作者 牛国臣 王巍 宗光华 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1740-1747,共8页
为保证电动负载模拟器力矩精确加载,设计了基于迭代学习控制和舵机位置前馈补偿结合的复合力矩控制器.引入弹性杆结构以提高系统稳定性及加载精度,并从系统响应速度、频宽及稳定性等方面对弹性杆刚度约束进行了分析.建立了控制系统模型... 为保证电动负载模拟器力矩精确加载,设计了基于迭代学习控制和舵机位置前馈补偿结合的复合力矩控制器.引入弹性杆结构以提高系统稳定性及加载精度,并从系统响应速度、频宽及稳定性等方面对弹性杆刚度约束进行了分析.建立了控制系统模型,在三闭环结构基础上,引入了舵机位置前馈补偿.为保证正弦负载模拟效果,设计了基于指令力矩幅值和相位修正的迭代学习控制器,并基于P型控制器实现对幅值和相位的迭代学习.最后,分别进行了力矩加载及多余力矩抑制实验,结果证明了该方法的可行性及有效性. 展开更多
关键词 电动负载模拟器 迭代学习控制 力矩控制 前馈补偿 弹性杆 多余力矩
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基于舵机指令前馈的电液负载模拟器同步控制 被引量:10
13
作者 韩松杉 焦宗夏 +1 位作者 尚耀星 汪成文 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期124-132,共9页
电液负载模拟器是典型的带有强运动耦合的电液力(矩)伺服系统,克服由运动干扰造成的多余力是其控制的关键问题.针对于目前常用的同步补偿算法在消除多余力实际应用中存在的问题,提出了基于舵机指令前馈的同步补偿策略.该策略采用舵机速... 电液负载模拟器是典型的带有强运动耦合的电液力(矩)伺服系统,克服由运动干扰造成的多余力是其控制的关键问题.针对于目前常用的同步补偿算法在消除多余力实际应用中存在的问题,提出了基于舵机指令前馈的同步补偿策略.该策略采用舵机速度指令信号和负载模拟器力矩反馈信号来实现精确的同步补偿,不需要舵机的速度信号、加速度信号以及阀控信号.同时该策略考虑了加载力矩对舵机输出速度的影响,相对于传统速度同步算法在大负载力矩跟踪下可得到更好的多余力消除效果,从而能实现更准确的速度同步补偿.针对于典型加载工况进行的仿真和实验结果表明,该策略能有效解决舵机运动扰动带来的多余力问题,进而提高动态加载精度. 展开更多
关键词 电液负载模拟器 液压伺服机构 同步运动 扰动抑制 速度指令
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基于扰动观测器的电动负载模拟器控制系统设计 被引量:19
14
作者 方强 马杰 +1 位作者 毕运波 刘伟 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1958-1964,共7页
针对以永磁同步电机作为驱动元件的电动负载模拟器,提出基于扰动观测器的双回路控制系统设计方法.采用机理建模方法,建立负载模拟器数学模型,并通过实验确定系统标称对象模型参数和模型不确定性权函数.以舵机扰动抑制要求为性能权函数,... 针对以永磁同步电机作为驱动元件的电动负载模拟器,提出基于扰动观测器的双回路控制系统设计方法.采用机理建模方法,建立负载模拟器数学模型,并通过实验确定系统标称对象模型参数和模型不确定性权函数.以舵机扰动抑制要求为性能权函数,通过控制结构等价变换,采用H∞混合灵敏度方法设计内回路扰动观测器.外回路设计以拓展力矩加载频带为性能权函数设计控制器.对某型电动负载模拟器控制系统的设计和调试结果表明,在最大加载力矩为50 N.m时,电动负载模拟器动态加载平坦段最高频率达到15 Hz,静态加载精度小于0.1 N.m. 展开更多
关键词 扰动观测器 负载模拟器 力矩伺服 混合灵敏度
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基于灰预测模糊PID的随动系统负载模拟器力矩控制研究 被引量:17
15
作者 王力 钱林方 +1 位作者 高强 郭旗 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1379-1386,共8页
为了抑制多余力矩的幅值,提高随动系统负载模拟器加载力矩的控制精度,提出了一种基于灰预测模糊PID的力矩控制器。由灰模型根据力矩传感器测量数值序列的变化趋势,预测加载力矩的未来数值,并以此预测值作为力矩控制器的运算依据。力矩... 为了抑制多余力矩的幅值,提高随动系统负载模拟器加载力矩的控制精度,提出了一种基于灰预测模糊PID的力矩控制器。由灰模型根据力矩传感器测量数值序列的变化趋势,预测加载力矩的未来数值,并以此预测值作为力矩控制器的运算依据。力矩控制器在大误差时采用Bang-Bang控制,小误差时采用模糊PID控制;同时引入伸缩因子,根据误差大小动态调整输入变量的论域,以增强模糊控制器的控制能力。仿真分析和实验结果表明,与传统的PID控制相比,所提出的控制策略能够将多余力矩的幅值进一步削弱接近1/2,可以用于随动系统的动态力矩加载控制。 展开更多
关键词 自动控制技术 随动系统 灰预测 模糊PID控制 变论域 负载模拟器
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导弹尾翼电动负载模拟器快速终端滑模控制 被引量:7
16
作者 林辉 吕帅帅 +1 位作者 陈晓雷 李兵强 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期22-28,共7页
针对永磁同步电机驱动的导弹尾翼电动负载模拟器存在的高阶非线性及参数时变问题,提出一种基于反演设计的快速终端滑模控制方法.建立电动负载模拟器系统的状态空间模型,将建模误差及参数摄动视为未知扰动项,基于反演控制的设计思想,将... 针对永磁同步电机驱动的导弹尾翼电动负载模拟器存在的高阶非线性及参数时变问题,提出一种基于反演设计的快速终端滑模控制方法.建立电动负载模拟器系统的状态空间模型,将建模误差及参数摄动视为未知扰动项,基于反演控制的设计思想,将系统模型划分为3个子系统,采用快速终端滑模方法设计控制律,使跟踪误差在有限时间内收敛到零.然后应用Lyapunov方法证明了闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,最后通过试验验证了该控制策略的有效性.与PI+前馈补偿控制策略相比,该方法能够更好地抑制系统中的多余力矩,提高了电动加载系统的力矩加载精度,同时有效提高了加载系统的鲁棒性. 展开更多
关键词 电动负载模拟器 永磁同步电机 快速终端滑模控制 反演控制 有限时间控制 导弹尾翼
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位置同步补偿克服负载模拟器干扰力矩及提高系统频宽的理论与实验研究 被引量:10
17
作者 张立勋 孟庆鑫 +1 位作者 刘庆和 吴盛林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期120-123,共4页
本文介绍一种通过位置同步补偿克服飞行器负载模拟器的干扰力矩及提高系统频宽的新方法。建立了位置同步补偿电液负载模拟器的数学模型。
关键词 负载模拟器 干扰力矩 同步补偿 飞行器 舵面
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一种引入位置比例控制提高电动负载模拟器性能的控制系统设计方法 被引量:7
18
作者 郭行 陈康 +1 位作者 孙力 闫杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期235-239,共5页
仔细分析了电动负载模拟器的工作原理及多余力矩的产生机理,建立了电动负载模拟器的数学模型,在被动加载的情况下,提出了采用位置比例控制与角速度前馈补偿两种方法共同抑制多余力矩,设计了包含位置比例控制+角速度前馈补偿+力矩闭环控... 仔细分析了电动负载模拟器的工作原理及多余力矩的产生机理,建立了电动负载模拟器的数学模型,在被动加载的情况下,提出了采用位置比例控制与角速度前馈补偿两种方法共同抑制多余力矩,设计了包含位置比例控制+角速度前馈补偿+力矩闭环控制的三回路控制系统,进一步提高了电动负载模拟器的控制精度并展宽了力矩加载频带,使得电动负载模拟器的加载频带提高到了25 Hz以上。 展开更多
关键词 电动负载模拟器 多余力矩 位置比例控制 加载频带
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引入弹簧杆的电动负载模拟器实验研究 被引量:30
19
作者 王鑫 冯冬竹 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期91-94,共4页
针对电动负载模拟器的设计和实验分析问题,在负载器结构上引入了弹簧杆的弹性环节,降低了整个加载系统的有害多余力矩并提高了力矩加载的性能。建立了引入弹簧杆后负载模拟器的数学模型,分析了系统不同刚度系数对加载稳定性和快速性的... 针对电动负载模拟器的设计和实验分析问题,在负载器结构上引入了弹簧杆的弹性环节,降低了整个加载系统的有害多余力矩并提高了力矩加载的性能。建立了引入弹簧杆后负载模拟器的数学模型,分析了系统不同刚度系数对加载稳定性和快速性的影响。结果表明,可以采用舵机角速度作为前馈补偿来抑制多余力矩,加载实验的数据分析表明了引入弹簧杆的电动负载模拟器的动态响应能力。加载实验中需要跟踪正弦力矩加载指令,实际加载力矩的幅差和相差均小于10%。 展开更多
关键词 电动负载模拟器 数学模型 弹簧缓冲 刚度系数 传递函数
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电动负载模拟器的同步控制研究 被引量:10
20
作者 黄勇 孙力 闫杰 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2010年第2期42-44,共3页
提出电动负载模拟器一种新的控制策略,目的是解决舵机运动带来的强扰动致使电动负载模拟器的跟踪速度和精度下降的问题。方法是在进行力矩控制的同时,将舵机和电动负载器的运动信息引入到控制系统中,使加载电机在进行力矩跟踪的同时同... 提出电动负载模拟器一种新的控制策略,目的是解决舵机运动带来的强扰动致使电动负载模拟器的跟踪速度和精度下降的问题。方法是在进行力矩控制的同时,将舵机和电动负载器的运动信息引入到控制系统中,使加载电机在进行力矩跟踪的同时同步跟踪舵机运动。仿真和试验结果表明:该方法使得闭环系统的静差小于1%,并且其正弦响应在12Hz时的幅差小于10%,相差小于10°。因此,该策略可以满足目前电动负载模拟器的工程使用需求。 展开更多
关键词 电动负载模拟器 同步控制 仿真 试验
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