一、高精度位置伺服系统的鲁棒非线性摩擦补偿控制（论文文献综述）
王中石[1]（2021）在《航空光电载荷视轴稳定宽频带高精度控制方法研究》文中研究说明航空光电载荷的机动性强、时效性好、分辨率高,能够对目标进行侦察探测、瞄准跟踪、目标定位和辐射测量,具有广泛的军事用途。航空光电载荷通过光学成像方式获取目标的图像或视频,光电载荷的视轴稳定精度和带宽有利于成像清晰。近年来,随着载机飞行速度越来越快,光电载荷探测距离越来越远,对光电载荷的视轴稳定精度和带宽要求也越来越高,因此,研究高精度、宽频带的视轴稳定控制方法具有重要的工程应用价值。本学位论文以惯性传感器捷联的航空光电载荷（以下称为捷联式航空光电载荷）为对象,深入研究视轴惯性稳定控制方法,旨在提高航空光电载荷视轴稳定精度和带宽,扩展航空光电载荷在先进航空装备中的应用。针对具有粗精二级稳定的光电载荷控制系统,分别研究基于框架伺服的粗稳定和基于压电微动台的精稳定的控制方法,具体从以下四方面展开研究:（1）为了有效扩展航空光电载荷视轴稳定控制系统带宽,利用基座的惯性运动信息,本文以捷联式航空光电载荷的框架伺服系统为研究对象,基于多刚体动力学理论,建立了捷联式航空光电载荷框架伺服模型。针对基座安装结构效应和基座与负载耦合效应易引起捷联惯性稳定控制系统振荡的问题,分析了常规机电模型未考虑基座动力学特性的局限,进而结合所提的动力学模型,通过仿真实验验证了提出的模型的有效性。（2）为了有效补偿框架伺服系统的扰动,本文分析了航空光电载荷的多源扰动和抗扰的必要性。将摩擦力矩和基座与负载的耦合力矩看成一种类摩擦力矩,通过等价变换,建立了类摩擦力矩模型。根据上述类摩擦力矩模型,设计了基于干扰模型前馈,基于干扰模型反馈和基于干扰观测的三种扰动补偿方法。最后,通过实验,给出了类摩擦力矩模型的参数辨识步骤和验证过程。在不同频率的指令输入条件下,对比了多种干扰补偿方法的速度误差,总结了各种扰动补偿方法的特点。（3）为了实现具有抑制振荡和补偿干扰的控制器,针对类摩擦力矩,结合捷联式航空光电载荷动力学模型,基于三步法设计了捷联惯性稳定控制器,包含改进的反馈控制器,基于基座角速度及角加速度的前馈控制器和复合扰动补偿控制器。其中,改进的反馈控制器是为了抑制捷联式惯性稳定控制系统可能产生的振荡;基于基座角速度及角加速度的前馈控制器有效的提升了控制系统的动态性能;复合扰动观测器采用基于类摩擦模型前馈补偿结合非线性干扰观测器的方法,使控制系统具备了较强的干扰抑制能力。进一步地,本文给出了该控制器的稳定性和收敛性证明,通过多组对比实验,结果表明本文方法在指令跟踪性能和干扰抑制性能方面的有效性及优越性。（4）航空光电载荷框架稳定作为粗稳定通道进行一级稳定后,系统仍然有一定的残余误差。为了实现更高精度和带宽的视轴稳定控制,在一级稳定基础上增加了基于压电微动台的二级稳定系统。针对压电微动台的迟滞非线性特性,基于Bouc-Wen模型和二阶线性系统建立了压电微动台的二阶动态迟滞模型。在此模型基础上,提出一种自适应滑模控制方法,并给出了该控制器的有限时间收敛性证明。该方法在滑模控制基础上增加了自适应控制量,该控制量是一项具有自适应增益的切换函数,通过实时调节切换增益以适应模型及参数的不确定性和突发的外界扰动。最后,通过实验验证了该动态迟滞模型在描述压电微动台非线性特性时的准确性。与比例积分和滑模控制算法对比结果表明,在多种频率的指令输入下,本文算法可以实现最小的位置指令跟踪误差。本文提出的控制算法在嵌入式平台中得到验证,为先进控制算法在航空光电载荷视轴惯性稳定中的应用提供了理论支撑和设计参考。
姬会福[2]（2021）在《钻式采煤机偏斜机理及自动换钻控制研究》文中研究表明钻式采煤机特有的煤岩开采原理,使其成为薄与极薄煤层开采装备的最佳选择。然而,钻式采煤机钻进过程中钻削机构受力极其复杂,随着钻进深度增加,钻削机构偏离原有钻采方向,引起钻采过程发生卡钻现象,钻采偏斜直接影响到有限的薄煤层资源是否能被充分开采和利用。此外,由于钻杆自动换接耗时长的问题,严重制约了钻式采煤机的工作效率。如何减小和控制钻进过程中的偏斜,提高自动换钻效率,已成为亟待解决的关键难题。基于此,本文采用理论分析、仿真模拟和试验相结合的方法,对钻式采煤机偏斜机理、偏斜特性、定向纠偏和自动换钻进行了研究。以揭示钻式采煤机偏斜机理为目的,结合钻式采煤机钻进工况,建立了钻削机构正弦屈曲和螺旋屈曲失稳模型;获得在轴向截割阻力、离心力、自重及摩擦等外部因素作用下钻削机构的不同屈曲失稳临界载荷和临界转速;结合煤层地质构造特性,建立了煤层各向异性与截割机构互作用矢量数学模型,获得煤层倾角、走向、方位角及各向异性等地质构造特性对偏斜的影响规律;结合钻式采煤机钻削机构结构形式,建立了不同钻具组合下偏斜力方程,研究不同轴向截割阻力、稳定器外径、第一跨螺旋钻杆长度及钻杆线重量等因素作用下钻式采煤机偏斜机理,提出钻具组合最佳布置形式,为钻式采煤机定向钻进研究提供理论支撑。以获得钻式采煤机最佳工作参数为目的,结合煤岩截割试验台,基于多体动力学理论,开展了不同结构钻式采煤机偏斜特性的仿真和试验研究。研究表明:五钻头工作机构的抗偏斜能力、振动特性和偏斜作用力明显优于三钻头工作机构形式;复杂载荷作用下,对钻削机构水平方向偏斜及振动影响较大,竖直方向复杂载荷作用下钻削机构偏斜形式基本不变。研究成果为钻式采煤机最佳工作参数的选取提供参考依据。以实现定向钻进为目的,结合钻式采煤机结构形式,提出一种参数合理、结构优化及自动纠偏控制的综合定向纠偏方案:设计采用新型五钻头钻式采煤机结构,增加了钻削机构横向平面采宽,提高整体刚度;布置钻削机构稳定器,不仅能有效抑制钻式采煤机的偏斜,提高钻式采煤机整机刚性和抗偏斜性能,而且可保证钻采输煤的通畅;提出基于扩张状态观测器反步滑模位置跟踪控制策略,通过设计扩状态观测器对钻进过程中系统的参数不确定性和不确定非线性进行估计,基于观测器设计反步滑模控制器完成纠偏油缸的位置跟踪,避免了钻进过程中外负载不可测的控制难题,在实现定向纠偏控制的同时有效降低了系统的抖振,保证了定向纠偏控制应用的可行性。以实现钻杆自动换接为目的,结合钻杆凹凸联轴器结构,建立了自动换钻控制系统试验平台,提出基于Lu Gre摩擦模型的自适应鲁棒控制策略,基于遗传算法和系统辨识算法对系统动态摩擦模型的静态参数和动态参数进行了参数辨识研究,构建Lu Gre摩擦模型非线性观测器对自动换钻系统非线性摩擦状态进行在线估计,设计自适应率对摩擦力矩进行动态补偿,利用非连续投影映射保证系统参数的有界性,设计鲁棒反馈项保证系统不确定非线性的鲁棒性能,实现各种工况下转角信号的精确跟踪,具有较强的鲁棒性。研究成果为解决钻杆自动换接提供了一种有效控制策略。该论文有图85幅,表24个,参考文献192篇。
倪传涛[3]（2021）在《雷达位置伺服系统线性自抗扰控制参数整定方法研究》文中指出机载雷达在实现目标跟踪、空中警戒以及空中侦查等方面具有十分重要的作用,因此其在航空、导航、军事等领域占有重要地位。雷达伺服系统控制性能的优劣直接影响了其目标探测实时性、精确性和抗扰性等性能,因此对于雷达伺服控制系统的研究具有重要意义。雷达伺服控制系统设计主要存在两方面难点:一方面机载雷达工作环境恶劣,极易受风向、气流、温度等环境影响,同时机体震动、载机姿态等也会影响其稳定性与精确性。另一方面机载雷达伺服系统内部由于齿轮转动不可避免地存在诸如部件摩擦以及齿隙死区等非线性因素,因此其数学模型一般很难精确建立。对于这样一个非线性时变系统,若不对其施加合理的控制手段,机载雷达将不能正常工作。因此,本课题将研究基于自抗扰控制的雷达伺服系统并对其进行参数优化,最终实现以较低的控制能量维持良好机载雷达性能的目标。本论文主要研究内容和工作如下:第一,以雷达位置伺服系统为例进行数学模型推导,并将位置伺服系统各部件间的摩擦以及环境外扰考虑在内。同时针对雷达位置伺服系统分别设计了传统自抗扰控制器（Active Disturbance Rejection Control,ADRC）和线性自抗扰控制器（Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC）。由于LADRC参数整定方便,实用性更强,因此本文重点考虑雷达位置伺服系统的线性自抗扰跟踪控制问题。MATLAB仿真结果表明,与传统PID相比,LADRC既可以有效地抑制系统内部摩擦扰动和外部环境干扰,又可以减弱算法对系统模型的依赖,具有很强鲁棒性。然而,为实现雷达位置伺服系统的超高精度运行,控制系统在控制精度方面还有待提高,并且控制系统存在着参数难以在线整定优化的问题。第二,针对雷达位置伺服线性自抗扰控制系统跟踪精度低且参数难以在线整定的问题,本文首先设计了一种基于自适应率的线性自抗扰控制（Adaptive Law Based LADRC,ALADRC）策略。自适应率通过自动调整其控制参数来达到某种控制效果,以适应雷达位置伺服系统动态特性的变化。MATLAB仿真结果表明,与传统LADRC相比,这种复合控制方法可以补偿因控制参数偏差引起的跟踪误差,不仅可以实现更高精度控制,而且可以增强控制器的抗干扰能力,达到最优控制效果。第三,针对ALADRC参数整定缓慢而导致控制精度略微提升的问题,本文进一步提出了一种基于BP神经网络的线性自抗扰控制（Back Propagation Neural Network Based LADRC,BPNN-LADRC）策略。借助BPNN对函数的映射和逼近能力,可以使得控制参数最优解通过最速梯度下降算法自学习得到。MATLAB仿真结果表明,与ALADRC相比,BPNN-LADRC控制精度更高,跟踪误差更小,系统控制性能得到进一步提升。第四,针对BP神经网络由于其静态特性而无法对动态时变系统进行良好控制的问题,本文进一步提出一种基于对角递归神经网络的线性自抗扰控制（Diagonal Recurrent Neural Network Based LADRC,DRNN-LADRC）策略。DRNN是一种动态网络,与BPNN相比其隐含层每个神经元都具有反馈结构与不同程度的延时环节,因此具备一定的记忆与学习能力,且更适合于雷达位置伺服动态系统的辨识与控制。MATLAB仿真结果表明,与BPNN-LADRC相比,DRNN-LADRC跟踪精度更高,控制性能更优。第五,为了更有效地验证以上所提复合控制器的鲁棒性及其在实际应用中的适用性,在跟踪控制器不变的情况下,构造了三个非线性函数即“区间函数”、“锯齿函数”以及“缓阶梯函数”模拟外界环境干扰分别加入雷达位置伺服模型中,并在控制器中加入高斯白噪声干扰。MATLAB仿真结果表明,三个所提复合控制器鲁棒性均令人满意。
张子豪[4]（2021）在《液压地震模拟振动台控制算法研究》文中指出地震模拟振动台实验是测试建筑结构抗震性能最准确的方法。研究人员将建筑结构的缩尺模型置于振动台的台面之上,并对振动台输入地震波信号,通过台面的振动来模拟真实的地震环境。我国在振动台领域研发工作起步较晚,目前关键技术积累不足,因此研发高性能的地震模拟振动台对促进我国防震减灾事业的发展具有重要意义。地震模拟振动台的研究核心是设计合理的控制算法使得台面的加速度波形能够在时域上准确复现输入的参考波形。由于地震模拟振动台具有阻尼比低、非线性强的特点,通常使用伺服控制算法改善系统的动态特性,同时使用振动控制算法提高系统的控制精度。此外,分析振动台系统的内部机理和非线性因素并建立准确的非线性模型,对设计控制算法也有至关重要的作用。因此,本文对地震模拟振动台系统的模型和控制算法进行了研究,主要工作如下:（1）地震模拟振动台伺服控制算法研究。对地震模拟振动台的内部组成和运行机理进行分析,并利用线性化的方法得到了系统的近似模型。针对液压伺服系统中存在的频宽较低、阻尼比较小的问题,本文通过设计三参量控制算法改善了系统的动态特性。针对三参量参数整定的随机性问题,本文使用逆推的方法来快速整定三参量参数。（2）地震模拟振动台振动控制算法研究。分析液压系统中存在的非线性因素,并获知摩擦因素为主要影响因素。针对传统摩擦模型不连续的问题,本文引入一种连续可微的摩擦力模型对系统的摩擦特性加以校正。针对系统中存在的模型不确定性问题,本文设计了误差符号积分鲁棒控制算法对系统进行振动控制,并证明系统满足李雅普诺夫稳定性。针对鲁棒增益取值的随机性,本文提出了一种自适应调节鲁棒增益的方法,可以实时修正鲁棒增益。（3）地震模拟振动台系统验证。在地震模拟振动台上进行控制算法的测试,使用误差符号积分鲁棒控制算法进行实验,分析台面的实际运动信号和参考信号之间的关系。结果表明:基于连续可微摩擦力模型的自适应误差符号积分鲁棒控制算法对系统的控制精度显着提高,可以达到国标GB T21116-2007的要求。
刘建锋[5]（2020）在《非线性伺服系统的参数辨识与自适应滑膜控制》文中研究说明非线性伺服系统广泛存在于诸多实际应用的控制领域中,如工业机器人、航空航天以及激光加工设备等。而此类系统往往还伴随着非线性摩擦、参数摄动以及外部干扰等不确定性问题。在针对伺服系统的控制策略中,由于滑模控制对上述不确定项具有的良好控制效果而被广泛研究。然而,该控制方法需要对伺服系统建立高精度的数学模型,否则容易引起抖振现象,这就限制了其控制方法的实际应用。而参数的自适应辨识律可以对系统外部参数变化引起的摄动实现实时反馈,因此可以通过设计合理的辨识律使其参数迅速且精确地收敛于实际值,则可以有效提升系统的控制性能。因此,本课题提出了一种将自适应参数辨识方法与滑模控制理论相结合的自适应滑模控制策略,以解决系统的摩擦、参数变化以及系统外部干扰等不确定性问题,同时也旨在提高系统的控制性能和参数辨识精度,并削弱系统控制信号的抖动幅度。本课题具体研究内容和所做详细工作如下:（1）针对一类伴有摩擦参数未知、参数摄动等问题的非线性伺服系统,设计了一种基于模拟退火布谷鸟算法（SACA）的自适应滑模控制策略。利用SACA算法对系统摩擦模型中的动、静态参数分别进行辨识,获得了较精确的伺服系统摩擦模型参数。利用引入的状态观测器及估计误差值,设计了自适应参数辨识律对系统摩擦参数进行实时反馈,有效解决了由于模型动态参数摄动导致参数无法快速收敛的问题。采用引入的非线性滑模面,根据伺服系统定义的位置跟踪误差设计了自适应滑模控制器,并由Lyapunov函数证明了其稳定性。（2）考虑到非线性伺服系统部分状态未知,并且还受到非线性摩擦、运行环境以及外部扰动等诸多因素影响,研究以扩张状态观测器（ESO）为基础,并结合自适应律思想,设计自适应滑模控制器对伺服系统进行控制。首先,为了让ESO参数增益整定过程更为简单,采用极点配置的方法推导得到了整定后的ESO。并利用该观测器精准估计系统状态变量,避免了由于系统状态未知导致无法设计控制器的状况。同时根据ESO的估计结果进行了控制器的设计,以确保伺服系统能够迅速且准确地跟踪上参考信号。通过仿真算例对比,对所提控制策略的跟踪性能、鲁棒性能以及“削抖”能力进行了验证。（3）基于上述研究的基础,进一步针对带有摩擦参数不可测和扰动的非线性伺服系统,通过引入由幂次函数和反双曲正弦函数构造的新型趋近律设计了一种自适应滑模控制策略。首先,针对系统中的不可测参数,并通过对摩擦模型中回归矩阵的滤波处理,设计了自适应参数辨识律,从而实现了对其参数的精准辨识。其次,利用设计的扰动观测器对系统扰动信号和辨识误差进行有效观测和补偿。最后,通过引入的新型趋近律设计的自适应滑模控制器减小了系统控制信号抖振的幅值。
康硕[6]（2020）在《电液式负载模拟器耦合特性及非线性加载控制策略研究》文中提出运载火箭推力矢量伺服机构是火箭的运动控制子系统,其性能优劣直接影响火箭在发射过程中的控制性能与可靠程度。在其研发过程中,通常采用一类电液式负载模拟器来实现地面性能测试。因此,负载模拟器对实际环境载荷变化情况的模拟精度高低与加载性能好坏直接决定推力矢量伺服机构的性能测试数据是否准确有效,进而间接影响火箭发射过程的可靠性。本文针对模拟载荷加载过程中所涉及的加载动力学建模问题与固有耦合特性问题进行了深入探讨,进而设计了相应的非线性加载控制策略,用以实现模拟载荷的高精度加载。首先,根据电液式负载模拟器的实际机械结构,提出了一种多扰动耦合力加载模型,其中考虑了来自被试推力矢量伺服机构的位置扰动、加载液压缸内部摩擦以及传动机构间隙等各类扰动因素对载荷加载过程的综合影响;并从理论上阐释了多余力现象的产生机理。通过对比仿真结果与实际工程现象,验证了所提模型的合理性,为后续分析非线性耦合扰动对加载性能的影响和设计基于模型的非线性加载控制策略奠定了理论基础。针对加载液压缸内部摩擦与传动机械间隙影响的精确补偿问题,对如何获得实际负载模拟试验系统中摩擦与间隙的精确数学描述进行了研究。考虑摩擦动态特性与间隙不连续特性,分别提出了适用于参数辨识的改进广义麦克斯韦尔滑移摩擦模型与拟线性间隙模型。继而,相应地设计了基于粒子群优化算法的摩擦参数辨识方法与结合二阶滑模速度观测器、递归最小二乘法的间隙参数辨识方法,解决了非线性模型参数难以准确辨识的问题。根据上述辨识方法与试验数据,获得了实际系统中的摩擦与间隙精确模型,并分析了各扰动参数摄动对加载性能的影响,进一步完善了前述多扰动耦合力加载模型,为后续设计非线性扰动的精确补偿方法提供了可行性。针对如何在多扰动耦合影响下实现模拟载荷的高精度加载问题,基于所建多扰动耦合力加载模型,分别设计了改进自适应终端滑模加载控制策略与基于控制输入抗饱和的几乎干扰解耦加载控制策略。首先,从改善加载过程鲁棒性的角度出发,提出了一种基于速度观测器的改进自适应终端滑模加载控制策略,该方法既可同时抑制位置扰动与间隙作用的影响,其有限时间收敛特性又可保证系统的动态性能,且其自适应项可对摩擦参数不确定性进行有效补偿。其次,采用将外部干扰从力加载过程解耦的思路,并考虑增强控制策略的工程实用性,又提出了一种基于控制输入抗饱和的几乎干扰解耦加载控制策略;此方法基于位置扰动与输出加载力的耦合特性分析与微分几何理论设计,通过选取合适的控制参数可将力跟踪误差减小至精度指标范围内,且无需考虑外部扰动的形式与边界,更为简单易行;此外,通过加入饱和补偿辅助子系统,减小了由硬件限幅引起的控制信号振荡,进而消除了相应的响应滞后现象,有效改善了加载过程的动态品质。最后,上述两种加载控制策略在改善力加载精度与动态性能方面的有效性均得到了仿真验证。为了验证上述所提出的两种加载控制策略在实际工程应用中的可行性,搭建了负载模拟试验系统,分别对二者的有效性进行了试验验证;并在此基础上,分别对比归纳了所提非线性控制策略与工业中常用的基于结构不变性前馈补偿的PID策略之间,以及两种非线性加载控制策略之间的性能差异,从而针对如何在不同应用场合下选取合适的加载控制策略给出指导意见。
刘伟锐[7]（2020）在《高精度复杂构件精密加工的跟踪误差与轮廓误差预测补偿控制研究》文中研究说明具有高精度、高表面质量等加工要求的复杂精密零件在航空航天、国防军工等领域有着广泛的应用,但受机床伺服系统结构的限制以及机床各轴运动协调性和摩擦扰动的制约,导致该类零件的精密加工存在易超差、废品率高、性能难以达标等难题,迫切需要对其精密加工过程中轮廓误差的形成机理及有效控制进行系统研究。为此,针对精密物理实验中急需的薄壁曲面构件的精密加工难题,依托合作研制的精密车磨一体开放式加工平台,从基于伺服系统结构的跟踪误差预测、LuGre摩擦前馈控制补偿、永磁直线同步电机推力波动特性抑制、全局空间轮廓误差建模以及多轴交叉耦合预补偿控制等方面展开研究,具体内容如下:在跟踪误差建模方面,考虑了伺服延迟、摩擦扰动和推力波动三个方面对跟踪误差的影响并推导了各部分的误差模型。首先,根据直线伺服系统内部信号传递的结构特性,建立了机床内部信号传递过程的复频域传递函数,给出了伺服延迟跟踪误差的微分方程表达式,并利用参数代换的手段简化了时域内传递函数计算过程,提高了求解效率。然后,利用LuGre模型对机床运动过程中的摩擦进行建模分析,同时运用基于交叉变异改进的果蝇群算法对摩擦模型中的动态参数和静态参数进行高效精准的辨识,并通过摩擦状态空间表达式得出摩擦跟踪误差表达式。最后,以U型永磁直线同步电机中的推力波动为研究对象,分别利用等效磁化强度法和等效电流法对永磁体-永磁体磁场和电枢-永磁体磁场的气隙磁场强度进行建模,并通过Clark和Park坐标变换获得直线电机数学模型。同时考虑切削力的影响,结合电磁推力、定位力和摩擦力,推导出直线电机的动力学方程,以此为基础给出了误差空间表达式。在单轴跟踪精度控制方面,针对由推力波动和摩擦引起的跟踪误差分别设计了控制器对其进行控制补偿。设计了前馈补偿控制对由摩擦引起的跟踪误差进行修正补偿,避免了传统摩擦控制器中信号迟滞问题。通过线性推力波动观测器对低频推力波动进行补偿,并利用新型的滑模控制器对q轴的补偿电流进行精准控制,实现了抑制推力波动、提高电机输出精度的目的。此外,考虑到系统在特定频率处偶发谐振现象,采用双T型陷波器消除干扰信号,保证了系统输出的稳定性。在轮廓误差建模方面,建立了基于跟踪误差、进给率及轮廓误差空间几何关系的轮廓误差快速估计模型。通过计算伺服延迟及产生的延迟位移,在理论曲线上找到距实际加工路径最近的位置点,进而得到空间轮廓误差模型。相较于传统模型,无需复杂的逼近迭代,在精度相近的情况下计算速度更快。同时,根据三角向量法则,利用两次位移补偿实现了实际位置向理论位置的逼近,完成了轮廓误差的补偿工作。在多轴联动控制方面,提出了基于自适应交叉耦合控制的轮廓误差预补偿策略。分析了各轴参数对加工轮廓精度的影响,设计了交叉耦合器并整合了单轴摩擦前馈控制和推力波动补偿控制,在提高单轴跟踪精度的同时也解决了由于各轴参数惯量差异而引起的轮廓误差补偿值不匹配的问题。其中心控制器为模糊PID自适应控制器,利用改进的粒子群算法优化模糊控制中隶属度函数的底部宽容度,达到了进一步提高输出精度的目的。针对上述提出的误差控制策略,以精密加工平台为实验对象,设计了多组对比实验,并引入多种算法作为参照对比,深入剖析了摩擦扰动、推力波动以及交叉耦合控制对跟踪精度和轮廓精度的影响,验证了本文提出算法在精密加工中的实用性和有效性。
张潇[8]（2020）在《基于改进LuGre模型的液压系统的滑模控制研究》文中研究说明电液控制系统通过液压执行机构实现对系统给定量实时精准的跟踪。电液控制系统易于实现远距离操作、大范围调速、输出大功率等功能,具有功率体积比大、响应速度快、抗负载刚性强等优点,使其在现代工业动力系统中具有广泛的适应性。然而,工业技术的高速发展对电液控制系统的控制精度提出了更高的要求。电液控制系统是一个复杂的非线性系统,存在建模不确定性、参数时变性、非线性摩擦和外干扰等不确定性非线性问题,其中摩擦特性的存在严重制约了电液控制系统控制精度的提高。因此,通过摩擦补偿提高电液控制系统的控制精度具有重要研究意义。针对液压系统的复杂非线性问题,本课题通过分析阀控缸系统模型,以神经网络建模所得的系统状态方程作为被控对象,进行滑模控制算法研究。本课题的主要研究内容如下:选用能较精确表达摩擦特性的LuGre摩擦模型对系统进行摩擦补偿,LuGre模型中的鬃毛变形量是不可测的状态变量,此变量需要设计状态估计器估计得出。本文以现有的双状态估计器为基础,结合滑模控制的核心思想,设计了双状态滑模估计器,对鬃毛变形信息进行状态估计。设计了自适应滑模控制器,通过构建的李雅普诺夫函数,推导证明了改进状态估计后的系统的渐进稳定性。在滑模控制器中引入积分项,在双状态滑模估计器以及自适应率设计中引入微分项,设计了基于双状态滑模估计器的自适应率改进积分滑模控制方案。积分项的引入可以加快系统到达滑动模态的速度,有利于在不确定条件下消除稳态误差。微分项的引入可以加快自适应率的逼近速度,使得参数的估计值能够快速到达其真值。将不完全微分反演滑模控制器与双状态滑模估计器相结合,设计基于双状态滑模估计器的不完全微分反演滑模控制方案。分析证明系统稳定性。根据仿真实验结果对比分析本文所提控制方案的有效性。该课题利用电液控制综合实验台对上述控制方案进行实验验证,并对实验结果进行分析,比较不同控制方案的控制性能。
周满[9]（2020）在《电动舵机系统扰动分析与控制策略研究》文中提出飞行器电动舵机系统是一个高精度的位置伺服系统,是飞行器飞控系统的重要组成部分,其性能直接决定着飞行器飞行控制系统的控制效果。但受制造工艺、安装精度等影响,电动舵机系统中不可避免的存在较多的非线性环节,严重影响电动舵机系统的动静态性能,甚至影响飞行器整体性能。因此,研究摩擦、间隙等扰动对电动舵机系统动静态性能的影响,并采取相应的补偿方法来削弱或者补偿这些扰动的影响相当重要。本文以某型飞行器电动舵机为研究对象,对电动舵机系统中的扰动因素进行研究和分析,并采用基于PI（Proportion-Integral）的改进滑模控制方法和基于径向基神经网络的滑模控制方法,来消除或减小摩擦和间隙所带来的不利影响,以提高系统的跟踪精度。本论文的研究工作主要从以下几方面展开:（1）设计了电动舵机系统的总体方案,包括采用滚珠丝杠式的机械传动方案及速度位置双环控制方案。然后,对电动舵机系统的负载特性、负载匹配、机电时间常数、功率等进行了详细的分析,并对滚珠丝杠减速机构德尔减速比进行了分析设计。最后,对电动舵机系统的设计参数进行了负载及带宽能力的校核。（2）考虑到间隙、摩擦等扰动因素,论文对电动舵机系统的摩擦及间隙进行研究,建立摩擦及间隙模型,并结合实际测试数据分析摩擦及间隙对电动舵机系统性能的影响。（3）针对电动舵机系统的非线性、快时变、迟滞等特点,设计基于PI的改进滑模控制器,为提高舵机系统对扰动的抑制能力,对滑模控制器的趋近律进行改进设计,大幅缩减了控制延迟,同时针对滑模控制器自身的抖振问题,引入开关函数和饱和函数,实现分层控制。同时,为了降低系统对补偿值精度的要求,将滑模控制器产生的补偿值作为速度环输入量,参与到速度环的迭代计算中,降低了对补偿值精度的需求。最终实现了提高电动舵机系统动态性能的同时保证其稳态性能的目的。（4）针对基于PI的改进滑模控制算法抗扰动范围有限且需要精确数学模型的问题,论文提出了基于径向基神经网络的滑模控制算法,对系统确定部分采用滑模控制算法计算得到等效控制量,对系统不确定部分采用径向基神经网络进行逼近得到切换函数控制量,既提高电动舵机系统的抗扰动性能,又削弱了滑模控制的抖振。（5）针对径向基网络的权值需在线学习,不易于工程实践,且存在“维度灾难”的问题,提出了基于最小参数法的径向基滑模控制方法,采用最小参数学习法代替网络权值学习算法,将网络权值转化为单参数进行调整,大幅简化控制算法,并在李亚普诺夫意义上证明其稳定性。（6）最后,基于DSP28335搭建了电动舵机系统实验平台,分别采用Proportion-Integral-Derivative（PID）控制器、基于PI的改进滑模控制器、基于最小参数法的径向基滑模控制器对电动舵机系统进行控制,验证控制策略的可行性。由实验结果可知,在1°以上大角度情况下,上述三种控制算法均能较好的控制电动舵机跟随舵偏指令,但在0.1°小角度情况下,PID控制算法存在较大的位置跟踪误差、位置跟踪平顶及速度死区现象,同时存在0.079°、14.7Hz弹道极限环震荡。而采用基于PI的改进滑模算法和基于最小参数法的径向基滑模控制算法分别将位置平顶时间从64ms降低至12ms和9ms,位置跟踪误差从0.123°降低至0.029°和0.04°,大幅提高位置跟踪精度,同时,弹道抖动频率及幅值分别降低至0.028°、10.4Hz和0.034°、6.8Hz,且无极限环震荡现象。研究表明,所提出的电动舵机系统及控制方案可行,能较好抑制扰动影响,提高电动舵机系统的跟踪精度,抑制弹道极限环震荡。论文研究成果对今后的电动舵机系统的研究和研制工作都具有一定的参考及借鉴作用,对今后的进一步研究也具有一定的参考价值。
任维[10]（2020）在《运动平台下光电跟踪系统的抗扰控制技术研究》文中研究说明随着光电跟踪系统应用领域的不断拓展,期望光电跟踪系统具备灵活性和机动性,以便无论在哪种运动平台下都可以实现对目标的稳定跟踪。在运动平台下的光电跟踪系统面临的技术挑战较传统地基光电设备更大。由于运动载体的机动和环境振动会严重影响系统的视轴稳定,因此光电跟踪系统的抗扰技术至关重要。本文针对光电跟踪系统中机架和精密稳定平台等执行结构在实现视轴稳定控制中面临的问题,分别提出了基于H∞原理的扰动观测器设计方法、基于虚拟速度三闭环控制、改进型Smith预估器和复合稳定平台及控制方法,并通过实验验证分析了所提方法达到的性能效果。本文首先介绍了光电跟踪系统的工作原理,分析了稳定和跟踪两个问题的处理方式。通过建立光电跟踪平台的坐标系,推导了实现视轴稳定的扰动补偿方程,并基于扰动补偿方程阐述了惯性陀螺的两种安装方式。其次,分析了光电跟踪系统的复合轴控制结构,对机架和精密稳定平台分别进行了数学建模。因为系统的视轴稳定精度取决于系统的扰动抑制能力。对任何伺服系统来说,系统的扰动抑制能力都是由主动抑制能力和被动抑制能力组成。主动抑制能力的性能取决于被控对象的特性、惯性传感器的性能和控制算法。而被动抑制能力取决于平台自身的机械隔离特性。本文从主动抑制和被动抑制两个角度展开稳定控制技术研究。提出了一种基于H∞原理的扰动观测器设计方法,利用扰动观测器观测出外界扰动并进行前馈补偿以提高机架系统的扰动抑制能力。但机架被控对象的非线性特性会影响扰动观测器的稳定性。本文进一步利用H∞控制理论分析关于扰动观测器的Q滤波器设计的优化方程,以确保扰动观测器的稳定性。由于该优化方程为非标准的H∞优化方程型式,难以实现求解。因此理论推导和分析了将非标准优化方程转换成优化方程的计算步骤。基于吊舱平台的稳定实验表明在吊舱转轴存在非线性摩擦特性的情况下,扰动观测器稳定并可以将1Hz处的扰动能力提高-11.22d B。为了满足精密稳定平台轻量化和小型化的需求,从减少传感器数量和节约成本的角度出发,兼顾系统的稳定性要求。提出了基于虚拟速度环的三闭环控制方法,利用价格低廉、体积小、重量轻、测量带宽宽的MEMS线加速度计来估计平台的角速度信号。数学推导了信号数字积分的基本原理,并针对积分过程中产生的累积误差问题,设计了一种周期性的虚拟初始速度修正方法,消除了累积误差的影响。实验结果表明,在低频段虚拟速度信号可以替代陀螺传感器的使用,实现对平台速度状态信息地近似表征。并利用虚拟速度信号作为速度反馈信号实现了稳定的三闭环控制系统,验证了该方法的可行性。考虑到延迟环节对闭环稳定回路带宽的限制,提出了一种改进型Smith预估器补偿方法。通过对比分析Smith预估器、内模控制和扰动观测器的控制结构和补偿原理,将扰动观测和补偿的设计思想引入到传统的Smith预估器中,得到了一种改进型的Smith预估器控制结构。对改进型Smith预估器的理论分析表明该方法不仅可以改善陀螺信号滞后对速度环的影响,而且还提高了系统低频段的扰动抑制比。最后在基于精密稳定平台稳定控制实验中验证改进型Smith预估器算法的有效性。最后针对精密稳定平台高频隔振能力不足的问题,提出了一种复合式稳定平台结构。从单级精密稳定平台的被动隔离特性和闭环回路中的动力学方程开始分析,指出了通过降低平台刚度系数提高被动隔离能力对系统主动稳定带宽设计产生的限制。然后建模分析了复合平台的被动隔离特性、主稳定平台的动力学方程和次稳定平台的动力学方程。并对次稳定平台在闭环设计过程中出现的不确定问题,提出了一种基于模型的鲁棒控制器设计方法。在此基础上搭建了相应的复合稳定实验验证平台。最终的扰动抑制对比实验结果表明复合稳定平台能够极大地提高系统全频段的扰动抑制能力。
二、高精度位置伺服系统的鲁棒非线性摩擦补偿控制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高精度位置伺服系统的鲁棒非线性摩擦补偿控制（论文提纲范文）
（1）航空光电载荷视轴稳定宽频带高精度控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国外先进航空光电载荷 |
| 1.3 视轴稳定控制技术研究现状 |
| 1.3.1 航空光电载荷框架伺服控制技术研究现状 |
| 1.3.2 航空光电载荷二级稳定控制技术研究现状 |
| 1.4 本论文主要研究内容和方法 |
| 第2章 航空光电载荷建模与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 航空光电载荷常规建模 |
| 2.2.1 基本原理 |
| 2.2.2 运动学分析 |
| 2.2.3 动力学模型 |
| 2.3 常规模型局限分析 |
| 2.3.1 基座的安装结构效应 |
| 2.3.2 基座与负载的耦合效应 |
| 2.4 基于多刚体动力学的捷联式航空光电载荷建模 |
| 2.5 模型仿真及问题描述 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 航空光电载荷扰动分析与补偿 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 抗扰的必要性和方法分析 |
| 3.3 捷联式航空光电载荷类摩擦力矩建模 |
| 3.3.1 摩擦力矩模型 |
| 3.3.2 类摩擦力矩模型 |
| 3.4 基于类摩擦模型的扰动补偿 |
| 3.4.1 基于类摩擦模型的扰动反馈补偿 |
| 3.4.2 基于类摩擦模型的扰动前馈补偿 |
| 3.5 基于扰动观测的类摩擦补偿 |
| 3.5.1 干扰观测器 |
| 3.5.2 非线性干扰观测器 |
| 3.6 实验验证 |
| 3.6.1 实验平台 |
| 3.6.2 类摩擦力矩模型验证与辨识 |
| 3.6.3 扰动补偿实验与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 捷联式航空光电载荷惯性稳定控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 捷联惯性稳定复合控制 |
| 4.2.1 基于模型分析的滤波器 |
| 4.2.2 基于内回路扰动补偿的鲁棒控制 |
| 4.2.3 复合控制器 |
| 4.3 基于精细抗扰的捷联惯性稳定控制 |
| 4.3.1 改进的PI反馈控制器 |
| 4.3.2 复合扰动补偿控制器 |
| 4.3.3 基于基座惯性运动信息的前馈控制器 |
| 4.3.4 稳定性证明 |
| 4.4 仿真与实验验证 |
| 4.4.1 仿真验证 |
| 4.4.2 实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于压电微动台的高精度视轴稳定控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 压电陶瓷非线性特性 |
| 5.2.1 蠕变特性 |
| 5.2.2 迟滞特性 |
| 5.3 压电微动台动态迟滞建模与模型辨识 |
| 5.3.1 Bouc-Wen模型 |
| 5.3.2 压电微动台动态迟滞模型 |
| 5.3.3 基于蝙蝠优化算法的迟滞模型辨识 |
| 5.4 基于PID滑模面的压电微动台滑模控制 |
| 5.5 基于自适应滑模的压电微动台有限时间鲁棒控制 |
| 5.6 实验验证 |
| 5.6.1 实验系统搭建 |
| 5.6.2 模型辨识与验证 |
| 5.6.3 算法实验验证 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文研究总结及创新点 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（2）钻式采煤机偏斜机理及自动换钻控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 选题背景及意义 |
| 1.3 全液压钻式采煤机概述 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 研究中存在的问题 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 2 钻式采煤机偏斜机理 |
| 2.1 屈曲失稳作用下偏斜机理 |
| 2.2 煤层地质构造作用下偏斜机理 |
| 2.3 钻具组合作用下偏斜机理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 钻式采煤机偏斜特性研究 |
| 3.1 试验装置及材料 |
| 3.2 钻削机构偏斜特性试验研究 |
| 3.3 钻削机构偏斜特性数值模拟研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 钻式采煤机定向钻进纠偏控制研究 |
| 4.1 新型钻削机构结构 |
| 4.2 定向纠偏控制系统数学模型 |
| 4.3 基于反步法的定向钻进自适应控制 |
| 4.4 基于干扰观测器的定向钻进自适应控制 |
| 4.5 定向钻进控制试验研究 |
| 4.6 样机试验 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 钻式采煤机自动换钻控制研究 |
| 5.1 自动换钻控制系统试验装置 |
| 5.2 自动换钻控制系统数学模型 |
| 5.3 自动换钻控制系统摩擦模型 |
| 5.4 基于Lu Gre模型的自动换钻自适应控制策略研究 |
| 5.5 基于Lu Gre模型的钻机自动换钻自适应鲁棒控制策略 |
| 5.6 自动换钻控制试验研究 |
| 5.7 自动换钻样机试验 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）雷达位置伺服系统线性自抗扰控制参数整定方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 雷达伺服系统国内外研究现状 |
| 1.3 自抗扰控制发展概况 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 雷达位置伺服系统建模及其自抗扰控制设计 |
| 2.1 雷达位置伺服系统数学模型 |
| 2.2 雷达位置伺服系统非线性自抗扰控制设计 |
| 2.3 雷达位置伺服系统线性自抗扰控制设计 |
| 2.4 雷达位置伺服系统LADRC仿真研究 |
| 2.4.1 LADRC跟踪控制仿真 |
| 2.4.2 LTD过渡性验证仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 自适应线性自抗扰控制器(ALADRC)设计 |
| 3.1 伪控制设计 |
| 3.2 参数自适应率设计和稳定性分析 |
| 3.3 雷达位置伺服系统ALADRC仿真研究 |
| 3.3.1 ALADRC跟踪控制仿真 |
| 3.3.2 ALADRC鲁棒性验证仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于BPNN线性自抗扰控制器(BPNN-LADRC)设计 |
| 4.1 BPNN原理 |
| 4.2 复合控制器BPNN-LADRC设计 |
| 4.3 BPNN-LADRC稳定性分析 |
| 4.4 雷达位置伺服系统BPNN-LADRC仿真研究 |
| 4.4.1 BPNN-LADRC跟踪控制仿真 |
| 4.4.2 BPNN-LADRC鲁棒性验证仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于DRNN线性自抗扰控制器(DRNN-LADRC)设计 |
| 5.1 DRNN原理 |
| 5.2 复合控制器DRNN-LADRC设计 |
| 5.3 DRNN-LADRC稳定性分析 |
| 5.4 雷达位置伺服系统DRNN-LADRC仿真研究 |
| 5.4.1 DRNN-LADRC跟踪控制仿真 |
| 5.4.2 DRNN-LADRC鲁棒性验证仿真 |
| 5.4.3 参数优化策略比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（4）液压地震模拟振动台控制算法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 地震模拟振动台系统国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外振动台研究现状 |
| 1.2.2 国内振动台研究现状 |
| 1.3 地震模拟振动台控制算法研究现状 |
| 1.3.1 伺服控制算法研究现状 |
| 1.3.2 振动控制算法研究现状 |
| 1.4 论文的主要研究思路和内容安排 |
| 1.4.1 研究思路 |
| 1.4.2 内容安排 |
| 2 地震模拟振动台伺服控制算法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 地震模拟振动台系统介绍 |
| 2.2.1 地震模拟振动台的结构组成 |
| 2.2.2 地震模拟振动台的运行原理 |
| 2.2.3 地震模拟振动台精度评价指标 |
| 2.3 地震模拟振动台系统线性建模 |
| 2.4 地震模拟振动台伺服控制算法设计 |
| 2.4.1 三参量控制算法介绍 |
| 2.4.2 三参量控制思想分析 |
| 2.4.3 三参量参数整定 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 地震模拟振动台非线性模型研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 地震模拟振动台非线性特性分析 |
| 3.3 地震模拟振动台传统摩擦力补偿方法 |
| 3.4 地震模拟振动台摩擦力补偿模型研究 |
| 3.5 地震模拟振动台摩擦力模型仿真实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 地震模拟振动台振动控制算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 误差符号积分鲁棒控制 |
| 4.2.1 控制器的设计 |
| 4.2.2 控制器稳定性证明 |
| 4.2.3 仿真实验 |
| 4.3 自适应误差符号积分鲁棒控制 |
| 4.3.1 控制器的设计 |
| 4.3.2 稳定性分析 |
| 4.3.3 仿真实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 地震模拟振动台实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验平台介绍 |
| 5.3 控制算法测试实验 |
| 5.3.1 伺服控制算法测试实验 |
| 5.3.2 摩擦力模型验证试验 |
| 5.3.3 振动控制算法测试试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（5）非线性伺服系统的参数辨识与自适应滑膜控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 伺服系统参数辨识及其研究现状 |
| 1.3 滑模控制理论及研究进展 |
| 1.3.1 滑模控制原理介绍 |
| 1.3.2 滑模面的设计 |
| 1.3.3 抖振现象解决方法 |
| 1.4 非线性摩擦模型研究 |
| 1.4.1 静态摩擦模型 |
| 1.4.2 动态摩擦模型 |
| 1.5 本文研究内容及章节安排 |
| 第2章 基于模拟退火布谷鸟算法的自适应滑模控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统模型描述 |
| 2.3 基于模拟退火的布谷鸟算法 |
| 2.3.1 布谷鸟搜索算法原理 |
| 2.3.2 改进布谷鸟搜索算法 |
| 2.3.3 参数离线辨识 |
| 2.4 自适应滑模控制 |
| 2.4.1 控制器设计 |
| 2.4.2 参数在线辨识 |
| 2.4.3 稳定性分析 |
| 2.5 仿真算例 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于扩张状态观测器的自适应滑模控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统模型描述 |
| 3.3 观测器设计 |
| 3.3.1 扩张状态观测器设计 |
| 3.4 自适应滑模控制 |
| 3.4.1 控制器设计 |
| 3.4.2 稳定性分析 |
| 3.5 仿真算例 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于新型趋近律的自适应滑模控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统模型描述 |
| 4.3 在线辨识摩擦参数 |
| 4.4 自适应滑模控制 |
| 4.4.1 扰动观测器设计 |
| 4.4.2 控制器设计 |
| 4.4.3 稳定性证明 |
| 4.5 仿真算例 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 |
| 致谢 |
（6）电液式负载模拟器耦合特性及非线性加载控制策略研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 负载模拟器研究综述 |
| 1.2.1 负载模拟设备的研制开发进展 |
| 1.2.2 负载模拟加载技术的研究进展 |
| 1.3 问题提出及本文主要研究内容 |
| 1.3.1 问题的提出 |
| 1.3.2 主要研究内容及论文结构 |
| 2 电液式负载模拟器系统建模研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电液式负载模拟试验系统的基本组成及工作原理 |
| 2.2.1 基本组成 |
| 2.2.2 工作原理 |
| 2.3 考虑多种扰动耦合影响的力伺服加载模型 |
| 2.3.1 力伺服加载过程的基本非线性模型 |
| 2.3.2 考虑位置扰动耦合影响的力伺服加载改进模型 |
| 2.3.3 考虑其它非线性扰动因素耦合影响的力伺服加载改进模型 |
| 2.3.4 力伺服加载装置中的其它环节模型 |
| 2.4 多扰动耦合力加载模型的仿真验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 负载模拟试验系统非线性扰动因素的建模与参数辨识 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 力加载液压缸非线性摩擦特性的建模与参数辨识 |
| 3.2.1 改进GMS摩擦辨识模型的提出 |
| 3.2.2 基于改进GMS模型的摩擦参数辨识方法设计、验证与试验 |
| 3.2.3 力加载液压缸非线性摩擦特性对力加载性能的影响分析 |
| 3.3 加载传动机构非线性间隙特性的建模与参数辨识 |
| 3.3.1 拟线性间隙辨识模型的提出 |
| 3.3.2 基于拟线性间隙模型的非线性参数辨识方法设计 |
| 3.3.3 间隙特性参数辨识方法的仿真验证 |
| 3.3.4 负载模拟试验系统间隙特性的参数辨识结果分析 |
| 3.3.5 加载传动机构非线性间隙特性对力加载性能的影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于速度观测器的改进自适应终端滑模加载控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于有限时间速度观测的扰动间接估计方法 |
| 4.3 改进自适应终端滑模加载控制策略设计 |
| 4.3.1 自适应终端滑模控制律设计 |
| 4.3.2 系统稳定性与有限时间收敛特性分析 |
| 4.4 加载控制效果的仿真验证与结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于控制输入抗饱和的几乎干扰解耦加载控制策略研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 干扰解耦问题的提出与解耦模型的推导 |
| 5.2.1 干扰解耦问题的提出及微分几何相关概念 |
| 5.2.2 标准解耦模型的推导 |
| 5.3 位置扰动与加载力的耦合特性分析及系统局部正则型推导 |
| 5.3.1 位置扰动与加载力的耦合特性分析 |
| 5.3.2 多扰动耦合力加载改进模型的局部正则型推导 |
| 5.4 基于控制输入抗饱和的几乎干扰解耦加载控制策略设计 |
| 5.4.1 几乎干扰解耦控制相关概念 |
| 5.4.2 抗饱和辅助子系统与几乎干扰解耦控制律设计 |
| 5.5 加载控制效果的仿真验证与结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 负载模拟加载试验验证与加载控制策略性能对比 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 电液式负载模拟试验系统综合设计 |
| 6.2.1 液压系统的设计与选型 |
| 6.2.2 测控系统设计及上位机软件开发 |
| 6.3 加载控制效果的试验验证与加载控制策略性能对比分析 |
| 6.3.1 加载控制效果的试验验证与结果分析 |
| 6.3.2 非线性加载控制策略的性能对比分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）高精度复杂构件精密加工的跟踪误差与轮廓误差预测补偿控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 精密加工平台简介 |
| 1.1.3 研究目的与意义 |
| 1.2 跟踪误差的影响因素及补偿控制 |
| 1.2.1 伺服系统跟踪误差控制 |
| 1.2.2 摩擦扰动控制 |
| 1.2.3 直线电机推力波动控制 |
| 1.3 轮廓误差建模与多轴运动补偿控制研究 |
| 1.3.1 轮廓误差估计模型 |
| 1.3.2 交叉耦合控制策略 |
| 1.4 误差控制补偿当前存在问题 |
| 1.5 本文主要研究思路 |
| 2 精密加工平台跟踪误差建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 直线伺服延迟跟踪误差分析 |
| 2.2.1 直线伺服系统内部结构 |
| 2.2.2 伺服延迟跟踪误差建模 |
| 2.3 摩擦扰动引起的跟踪误差建模与分析 |
| 2.3.1 LuGre摩擦力建模 |
| 2.3.2 摩擦模型多参数辨识 |
| 2.3.3 摩擦引起的跟踪误差模型 |
| 2.4 直线电机推力波动建模 |
| 2.4.1 U型永磁直线同步电机拓扑结构 |
| 2.4.2 永磁体磁场分析 |
| 2.4.3 电枢反应磁场分析 |
| 2.4.4 电磁推力和定位力解析 |
| 2.4.5 直线电机数学模型 |
| 2.4.6 直线电机动力学模型 |
| 2.4.7 推力波动跟踪误差建模 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 跟踪误差控制补偿技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 摩擦扰动跟踪精度控制策略 |
| 3.2.1 摩擦前馈控制器设计 |
| 3.2.2 摩擦补偿控制实验验证 |
| 3.3 基于状态观测器的推力波动抑制策略 |
| 3.3.1 推力波动状态方程 |
| 3.3.2 推力波动观测器设计 |
| 3.3.3 基于q轴电流控制的滑模控制策略 |
| 3.4 基于陷波器的精密伺服系统谐振抑制策略 |
| 3.4.1 直线伺服系统谐振分析 |
| 3.4.2 陷波器设计 |
| 3.5 推力波动抑制策略仿真及实验验证分析 |
| 3.5.1 精密加工平台推力波动仿真分析 |
| 3.5.2 推力波动对进给率的影响仿真分析 |
| 3.5.3 推力波动抑制实验验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 轮廓误差预测模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 精密加工过程中的轮廓误差建模 |
| 4.2.1 轮廓误差估计模型 |
| 4.2.2 轮廓误差补偿策略 |
| 4.2.3 刀尖半径对轮廓误差的影响 |
| 4.3 轮廓误差建模精度对比及进给率影响 |
| 4.4 系统动态参数对轮廓误差的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 轮廓误差交叉耦合预补偿控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 交叉耦合控制器设计 |
| 5.2.1 轮廓误差控制补偿策略 |
| 5.2.2 交叉耦合中心控制器设计 |
| 5.2.3 改进的粒子群优化算法 |
| 5.2.4 模糊控制器稳定性分析 |
| 5.3 交叉耦合控制器性能仿真 |
| 5.3.1 模糊控制器性能仿真 |
| 5.3.2 轮廓误差控制策略仿真 |
| 5.4 预补偿控制策略的运动性能实验 |
| 5.4.1 精密加工平台误差补偿实验 |
| 5.4.2 三轴运动平台平面轮廓误差补偿实验 |
| 5.4.3 三轴运动平台空间轮廓误差补偿实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 精密加工平台加工实验验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 精密加工平台高速运动误差补偿实验 |
| 6.3 壳体零件精密加工误差补偿实验 |
| 6.3.1 摩擦扰动控制策略补偿 |
| 6.3.2 推力波动抑制策略补偿 |
| 6.3.3 交叉耦合控制补偿 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）基于改进LuGre模型的液压系统的滑模控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 课题背景及意义 |
| §1.2 电液控制系统的研究概况 |
| §1.2.1 电液位置控制系统的基本组成 |
| §1.2.2 电液位置控制系统的特点及控制要求 |
| §1.2.3 电液控制系统控制策略概述 |
| §1.3 课题来源和内容安排 |
| 第二章 液压系统建模及摩擦补偿分析 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 液压系统的动力学方程 |
| §2.2.1 伺服阀流量方程 |
| §2.2.2 对称液压缸动力学方程 |
| §2.2.3 不对称液压缸动力学方程 |
| §2.3 基于RBF神经网络的液压系统建模 |
| §2.3.1 RBF神经网络 |
| §2.3.2 液压系统的建模 |
| §2.4 液压系统的摩擦补偿 |
| §2.4.1 非模型的补偿 |
| §2.4.2 基于摩擦模型的补偿 |
| §2.5 LuGre模型参数辨识 |
| §2.6 本章小结 |
| 第三章 基于改进LuGre模型的液压系统滑模控制 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 滑模变结构控制基本原理 |
| §3.2.1 滑动模态定义及表达 |
| §3.2.2 滑模面的设计 |
| §3.2.3 滑模控制的常用趋近律 |
| §3.3 电液控制系统的PID控制 |
| §3.4 基于改进LuGre模型的滑模控制器设计 |
| §3.4.1 双状态滑模估计器设计 |
| §3.4.2 基于双状态滑模估计的自适应滑模控制器设计 |
| §3.4.3 稳定性分析 |
| §3.4.4 仿真实验及分析 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 基于改进LuGre模型的自适应率改进积分滑模控制 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 基于改进LuGre模型的自适应率改进积分滑模控制器设计 |
| §4.3 仿真实验及分析 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 基于改进LuGre模型的不完全微分反演滑模控制 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 基于改进LuGre模型的不完全微分反演滑模控制器设计 |
| §5.3 仿真实验及分析 |
| §5.4 本章小结 |
| 第六章 液压系统实验验证 |
| §6.1 引言 |
| §6.2 电液控制系统的组成及工作原理 |
| §6.2.1 电液控制系统组成 |
| §6.2.2 电液控制系统工作原理 |
| §6.3 实验过程及实验结果分析 |
| §6.3.1 实验过程 |
| §6.3.2 实验结果及分析 |
| §6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| §7.1 研究工作总结 |
| §7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（9）电动舵机系统扰动分析与控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景及意义 |
| 1.2 电动舵机研究概况 |
| 1.2.1 电动舵机发展概况 |
| 1.2.2 电动舵机系统关键技术发展概况 |
| 1.3 电动舵机系统控制策略研究概况 |
| 1.4 主要研究内容及结构安排 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 第二章 电动舵机系统设计与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统指标与设计要求 |
| 2.2.1 电动舵机系统设计要求 |
| 2.2.2 主要技术指标 |
| 2.3 电动舵机系统总体方案设计 |
| 2.3.1 系统组成 |
| 2.3.2 电动舵机系统传动方案 |
| 2.3.3 电动舵机系统控制方案 |
| 2.4 电动舵机系统参数设计 |
| 2.4.1 输入信号的分析确定 |
| 2.4.2 电机负载分析 |
| 2.4.3 机电参数选择 |
| 2.4.4 滚珠丝杠参数设计 |
| 2.4.5 电动舵机基本参数校核 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 电动舵机系统扰动分析与建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电动舵机数学模型 |
| 3.2.1 电动舵机系统工作原理 |
| 3.2.2 伺服电机数学模型 |
| 3.2.3 伺服电机驱动器数学模型 |
| 3.2.4 电动舵机线性数学模型 |
| 3.3 系统扰动源分析 |
| 3.3.1 间隙扰动问题 |
| 3.3.2 摩擦扰动问题 |
| 3.4 间隙扰动分析 |
| 3.4.1 电动舵机系统间隙模型分析 |
| 3.4.2 间隙幅值辨识研究 |
| 3.4.3 间隙影响分析 |
| 3.5 摩擦扰动分析 |
| 3.5.1 电动舵机系统摩擦模型分析 |
| 3.5.2 摩擦影响分析 |
| 3.6 扰动引发的平顶问题分析 |
| 3.6.1 间隙对平顶问题的影响分析 |
| 3.6.2 摩擦对平顶问题的影响分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于PI的改进滑模控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 含扰动的数学模型 |
| 4.3 基于PI的改进滑模控制策略 |
| 4.3.1 PID控制器设计 |
| 4.3.2 改进的滑模控制器设计 |
| 4.3.3 滑模面的存在性及可达性验证 |
| 4.3.4 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于径向基网络的滑模控制策略研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 RBF网络概述 |
| 5.2.1 RBF网络原理 |
| 5.2.2 径向基函数原理 |
| 5.3 基于RBF的滑模控制器设计 |
| 5.3.1 系统描述 |
| 5.3.2 等效控制器设计 |
| 5.3.3 RBF网络控制器设计 |
| 5.3.4 稳定性分析 |
| 5.3.5 数值仿真及结果分析 |
| 5.4 改进的RBF滑模控制器设计 |
| 5.4.1 改进的RBF网络控制器设计 |
| 5.4.2 稳定性分析 |
| 5.4.3 数值仿真及结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 电动舵机系统实验与分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 电动舵机系统实验平台 |
| 6.2.1 实验平台组成及工作原理 |
| 6.2.2 电动舵机辅助测试系统 |
| 6.2.3 数据处理分析系统 |
| 6.3 电动舵机系统性能测试 |
| 6.3.1 正弦跟踪性能测试 |
| 6.3.2 阶跃跟踪性能测试 |
| 6.3.3 带宽性能测试 |
| 6.3.4 总体半物理联调测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 全文创新性工作 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）运动平台下光电跟踪系统的抗扰控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景以及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 影响惯性稳定控制精度概述 |
| 1.4 本课题的研究难点 |
| 1.5 本文的内容安排 |
| 第2章 运动平台下光电跟踪系统的稳定跟踪原理 |
| 2.1 光电跟踪系统的工作原理 |
| 2.2 稳定跟踪控制问题 |
| 2.2.1 稳定和跟踪的关系 |
| 2.2.2 稳定和跟踪的分离 |
| 2.3 视轴稳定原理分析 |
| 2.3.1 光电跟踪平台的坐标系 |
| 2.3.2 视轴稳定的补偿方程 |
| 2.3.3 惯性陀螺的安装方式 |
| 2.4 复合轴控制系统 |
| 2.4.1 复合轴控制原理 |
| 2.4.2 复合轴系统的控制对象特性分析 |
| 2.4.3 机架的电动力学模型 |
| 2.4.4 复合轴惯性稳定控制面临的问题 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于扰动观测器的机架抗扰技术 |
| 3.1 扰动观测器的基本原理 |
| 3.2 基于H_∞原理的Q滤波器设计方法 |
| 3.2.1 H_∞的基本原理 |
| 3.2.2 DOB的灵敏度分析 |
| 3.2.3 Q滤波器的鲁棒设计 |
| 3.2.4 Q滤波器的求解 |
| 3.2.5 仿真分析 |
| 3.3 基于DOB的机架控制实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于虚拟速度环的三闭环控制技术 |
| 4.1 多闭环控制的意义 |
| 4.2 基于虚拟速度环的三闭环控制 |
| 4.2.1 MEMS线加速度计的测量原理 |
| 4.2.2 虚拟速度估计原理 |
| 4.2.3 误差分析 |
| 4.3 基于虚拟速度的三闭环控制实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于改进型Smith预估器的补偿技术 |
| 5.1 闭环系统的延迟组成 |
| 5.2 延迟对系统闭环带宽的影响 |
| 5.3 Smith预估器的基本原理 |
| 5.4 基于模型观测的补偿方法分析 |
| 5.5 改进型的Smith预估器设计原理 |
| 5.6 基于速度环的改进型Smith预估器设计 |
| 5.7 实验验证 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 复合稳定平台结构及控制研究 |
| 6.1 单级精密稳定平台 |
| 6.1.1 被动隔离特性 |
| 6.1.2 闭环回路中的动力学方程 |
| 6.2 主动和被动稳定性能的冲突 |
| 6.3 复合稳定平台模型 |
| 6.3.1 被动隔离特性 |
| 6.3.2 基于控制回路的次稳定平台的动力学方程 |
| 6.3.3 基于控制回路的主稳定平台的动力学方程 |
| 6.3.4 复合稳定平台的控制器设计 |
| 6.4 实验验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 论文的主要工作 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、高精度位置伺服系统的鲁棒非线性摩擦补偿控制（论文参考文献）
- [1]航空光电载荷视轴稳定宽频带高精度控制方法研究[D]. 王中石. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(01)
- [2]钻式采煤机偏斜机理及自动换钻控制研究[D]. 姬会福. 中国矿业大学, 2021
- [3]雷达位置伺服系统线性自抗扰控制参数整定方法研究[D]. 倪传涛. 青岛科技大学, 2021(01)
- [4]液压地震模拟振动台控制算法研究[D]. 张子豪. 浙江大学, 2021(01)
- [5]非线性伺服系统的参数辨识与自适应滑膜控制[D]. 刘建锋. 青岛理工大学, 2020(01)
- [6]电液式负载模拟器耦合特性及非线性加载控制策略研究[D]. 康硕. 北京交通大学, 2020(03)
- [7]高精度复杂构件精密加工的跟踪误差与轮廓误差预测补偿控制研究[D]. 刘伟锐. 大连理工大学, 2020(01)
- [8]基于改进LuGre模型的液压系统的滑模控制研究[D]. 张潇. 桂林电子科技大学, 2020
- [9]电动舵机系统扰动分析与控制策略研究[D]. 周满. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)
- [10]运动平台下光电跟踪系统的抗扰控制技术研究[D]. 任维. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2020(02)