为消除四旋翼飞行器轨迹定位和跟踪的控制信号收敛时发生的持续颤振,设计了基于滑模控制算法和模糊逻辑的新控制器。该控制器将滑模控制算法与模糊逻辑方法相结合,以消除控制信号收敛时发生的持续颤振,从而获得连续、平滑和有界的四旋翼飞行器控制信号。为验证所设计控制器的有效性,将所设计的控制器与指数型时变增益趋近反步滑模抗干扰控制器对四旋翼飞行器的控制效果进行了对比。仿真实验和对比结果表明,所设计的非线性控制器的误差性能指标均小于指数型时变增益趋近反步滑模抗干扰控制器的误差性能指标。

为了补偿差速齿轮的齿轮侧隙,提出了一种汽车传动系统的振动抑制方法,以便在周期约束条件下保持系统的稳定性。首先,搭建了一个仅反映汽车传动基本结构的实验装置,以便专注于侧隙的影响。然后,为了处理控制周期约束,利用了采样数据控制理论,并通过频率加权函数构造了伺服系统。此外,还提出了一种简单的控制模式切换算法来补偿侧隙。最后,通过实验验证了该方法的有效性,并与传统离散逼近法进行了比较。结果表明,即使当控制周期延长到固有频率的5倍时,也可以获得较高的振动抑制性能,有效提高了驾驶性能。

电液位置伺服系统由于其控制精度高、响应速度快、输出功率大的特点而被广泛应用于军事和工业生产中,但是伺服阀的压力流量特性、活塞与液压缸之间的摩擦,以及系统中存在的非匹配干扰等都反映出系统是具有强非线性的。文中利用Matlab软件对电液位置伺服系统进行控制和仿真,通过仿真结果比较分析PID控制算法、反步控制算法及反步法和NDOB(非线性干扰观测器)结合的控制方法对于控制这种具有强非线性系统的优劣。通过仿真结果可以看出,反步法与NDOB(Nonlinear Disturbance Observer)结合的控制策略对系统的控制精度要比反步法和PID的控制效果好、精度更高。

在自动化、智能化发展趋势下,闭环运动控制成为液压机电装备重要的底层控制算法。以直线运动液压缸推动关节回转运动这一典型机构为研究对象,开展其速度跟踪控制研究:首先建立其非线性动力学模型,进而设计了基于该模型的自适应鲁棒速度控制器,对其中非线性和不确定性等进行了有效补偿,并在理论层面证明其跟踪性能。通过与常用控制方法的对比,验证了所提出控制方法在控制精度方面的提升成效。

以电液伺服变量泵的变量机构为研究对象,针对跟踪阶跃信号时系统容易产生超调的问题,提出了一种非线性PI控制方法。建立了电液伺服变量泵的变量机构的非线性模型,设计了一种包含有分段非线性函数和光滑开关函数的非线性组合形式PI控制器。与经典PID控制器相比,仿真和试验结果表明非线性PI控制器在对阶跃信号跟踪时超调量小,过渡时间短,响应速度快,具有更好的控制效果。

为提高液压马达驱动工作轴速度控制的有效性,提出一种用于液压马达驱动工作轴速度控制的模糊自整定方法。在分析液压马达驱动工作轴速度控制系统结构的基础上,对速度控制进行数学建模。利用工作轴的转角,建立工作轴的力矩方程;通过滑轮不同侧的皮带拉力,求取液压马达转子的力矩方程;采用马达转子的位移,计算流经液压马达的流量,进而得出速度控制系统的状态方程。以神经网络为基础,将系统的速度误差及误差的变化率作为神经网络的输入信号,设计神经网络隶属函数层模糊规则,求取隶属函数层节点的输出信号,进而实现对液压马达驱动工作轴速度的模糊自整定控制。利用所提方法和PID方法对目标速度进行追踪测试。结果表明:所提方法比PID方法的追踪准确度高9.12%,验证所提方法对液压马达驱动工作轴的速度控制的有效性。

针对悬臂式掘进机截割头位置控制问题,建立掘进机截割部系统非线性模型。分析截割部回转比例阀控双缸液压系统和升降比例阀控双缸同步液压系统的压力、流量特性,结合回转和升降机械系统的运动学和动力学分析,建立截割部系统非线性数学模型。在MATLAB/Simulink环境构建截割部系统仿真模型,对掘进机典型截割工况进行仿真。仿真结果表明:悬臂的回转角度与升降角度能够很好地跟踪目标角度,且模型能反映截割部系统各参数的变化情况,为后续掘进机截割头的精确定位及掘进机的自动截割提供了理论基础。

为方便更换磨损的刀具或者在复杂地层中有效地脱困,设计一种基于自适应滑模控制的泥水盾构刀盘伸缩系统。该系统有若干个相同的伸缩缸,建立伸缩缸系统的数学模型。结合滑模控制和自适应鲁棒控制,设计非线性控制器。通过李雅普诺夫理论验证伸缩缸系统的稳定性。利用AMESim和Simulink联合仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明:所设计的刀盘伸缩系统位置跟随精度较高,自适应性较好。

为了提高盾构推进系统在复杂地质中进行隧道掘进的精度和稳定性,提出1种基于干扰观测器、同时考虑推进液压系统中的模型不确定性和外部干扰非线性控制算法。建立推进系统的动力学模型,并通过反步设计法的李雅普若夫方程证明控制系统的稳定性。通过MATLAB和AMESim联合仿真以及MATLABSimulink实时系统下的实验验证控制算法的有效性。研究结果表明相比于传统PID控制算法,本文提出的控制算法的控制精度和抗干扰能力均有较大提高。

某型飞机前起落架气动负载模拟采用电液伺服系统,针对其本质非线性系统的特点采用反馈线性化将其变为可控的线性系统,并导出其最优控制律.文中建立了气动负载模拟系统的数学模型,给出了线性化及控制律的求解过程.仿真和实验结果表明,对于该系统采用非线性控制方法,系统能保证力矩跟踪性能并有效抑制前起操纵引起的多余力矩.