针对掘进装备臂架关节驱动电液系统的非线性特性、参数不确定性、外部扰动大等问题,提出了一种基于降阶模型的自适应抗扰控制方法。通过对系统进行降阶处理,结合滑模自适应控制器和线性扩展状态观测器,将线性扩张状态观测器观测信息视为反馈信息直接使用,同时观测扰动来补偿剩余的不确定性,提高了鲁棒性和跟踪性能。自适应抗扰降阶控制器不依赖关节驱动系统参数,仅需知道系统输出位移,可有效降低控制参数的数量。结果表明自适应抗扰降阶控制器不仅可以实现关节驱动系统位置输出的高精度控制,还可有效观测系统的输出状态及扰动,对参数变化具有更强的鲁棒性。

针对国产液压垫位置控制精度差,生产效率低的问题,提出了一种基于S型曲线规划方法的最优控制策略。首先,分析了泵控液压垫预加速阶段高精度的控制要求,提出了S型曲线规划方法来减小系统运行过程中的冲击振动;其次,构建了最优控制二次型函数,并设计了基于速度位置复合控制要求的最优控制策略;最后,搭建了泵控液压垫模拟实验台,对提出的控制策略进行试验研究。结果表明,基于S型曲线规划的最优控制策略相比于传统的PID控制,速度和位置控制都可以获得较好的控制效果,将为电液伺服泵控液压拉伸垫的工程推广与应用奠定良好的基础。

针对存在不确定性且无速度反馈的自由漂浮双臂空间机器人关节轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于状态观测器的模糊滑模控制方法。根据双臂空间机器人完全驱动动力学方程以及运动学方程,建立自由漂浮状态下系统的关节空间动力学方程。利用模糊系统的万能逼近特性对系统不确定部分进行逼近,并设计状态观测器在线估计系统关节运动的角速度信息。以关节角度和观测器获得的关节角速度作为系统状态反馈,在传统滑模控制方法基础上,进一步考虑系统惯性参数未知导致的建模误差,设计模糊滑模控制器,实现了双臂空间机器人系统关节角度的轨迹跟踪控制。数值仿真验证了所提控制方法的有效性。

以由比例溢流阀与比例调速阀控制的阀控缸系统为研究对象,建立液压系统动力学模型;基于LuGre模型对推进液压缸摩擦力进行补偿;建立鬃毛观测器对阀芯运动特性进行估计并通过Lyapunov第一法证明观测器的稳定性;将液压系统的不确定性和外负载干扰进行整合,并选取自适应率进行估计;基于反步积分自适应控制算法,提出了一种压力-速度复合控制策略并对其稳定性进行验证。以液压缸速度控制为基础,将压力误差引入速度期望,实现阀控缸系统的压力-流量复合控制。建立AMESimMatlab阀控缸系统联合仿真平台来对压力-速度复合控制策略性能进行分析。仿真结果表明:压力-速度复合控制器在阀控缸系统速度调节、突变负载以及负载扰动等工况下均具有良好的控制性能;比例溢流阀溢流量的控制有效减小了系统压力的波动和超调;改变压力误差占比可有效改变地层...

为进一步提高玉米收获机自动控制性能及作业效率,针对割台高度调节准确度较差的问题,提出一种基于状态估计的改进趋近律优化滑模控制方法。与PID控制方法、传统滑模控制方法进行实验对比,验证了该鲁棒滑模优化控制方法有效提高了液压系统的控制精度,增强了控制系统的鲁棒性,为玉米收获机自动调高装置控制策略研究提供参考。

为分析不同控制方法在阀控液压马达角位移控制系统中的应用效果,分别基于PID闭环控制、极点配置法及含有状态观测器的极点配置法对阀控液压马达角位移随动系统动态特性进行对比研究。首先,简要介绍了阀控液压马达系统的工作原理;其次,分别建立了阀控液压马达角位移控制系统的传递函数、方框图及状态空间表达式,并对该系统的时-频域特性与能控-能观测性进行分析;在此基础上,分别基于3种控制方法对阀控液压马达角位移控制系统进行设计,并利用MATLAB/Simulink软件对系统阶跃响应进行了仿真分析,以对比各控制方法在阀控液压马达系统中的应用效果以及状态观测器极点位置对系统动态特性的影响,为改善阀控液压马达系统的动态特性提供理论依据。

电液混合驱动机械臂是一个多节点耦合的机械自动化装置,针对电液混合驱动系统故障导致机械臂工作不稳定的问题,在机械臂系统结构和动力学模型基础上,设计状态观测器分别观测电驱动和液压驱动系统的动作状态,利用主从式故障检测拓扑结构来检测电液混合驱动系统的故障,在搭建的电液混合驱动机械臂故障检测实验台架通过故障阈值标定技术验证采用的故障检测技术的可行性,实验结果表明所设计的故障检测技术能够快速准确的检测出机械臂工作阶段的故障。

以一级倒立摆为被控对象,详细介绍了倒立摆的状态方程建模过程。在此基础上,介绍了基于状态观测器的输出反馈控制器理论。分析了状态观测器的建立过程,当系统能控、能观时,对分离定理进行了详细说明。以一级倒立摆的状态方程为对象,根据分离定理,建立了基于一级倒立摆的状态观测器的输出反馈控制器闭环系统动态特性方程,并以该方程为研究对象,用MATLAB对该系统进行了仿真研究。结果表明,用状态估计值代替系统的真实状态后所得的闭环系统仍然具有原闭环系统渐进的稳定特性和良好的动态性能。

利用基于二次调节技术的主动升沉补偿实验平台,设计为轮机工程专业配套的在线波浪预报实验,钢丝绳动态伸长量状态观测实验以及主动升沉补偿综合实验.此三实验涉及了前馈控制,状态观测器设计方法等现代自动控制理论的相关知识点,包含了Matlab编程、仿真、实操验证以及数据处理等环节.实验具有学科前沿性,在深化和巩固所学知识点的过程中能够全方位地锻炼学生的科研能力.

根据非对称缸电液位置伺服系统的组成,对系统中的阀控非对称缸的数学模型进行了研究,得出基于全状态反馈的电液伺服系统的框图和仿真模型.控制器采用全维状态观测器实现状态反馈,以二阶工程最佳为优化目标.仿真结果表明：该控制器实现了液压位置伺服系统的极点配置,完成了优化目标,验证了全状态反馈控制应用在非对称缸电液伺服系统中的可行性.