泵控液压马达系统中,由于外负载突变会导致发动机转速变化,进而引起变量泵转速改变,最终造成液压马达转速波动量过大及调整时间过长。针对变量泵-定量马达闭式液压系统,构建数学模型,得到传递函数框图,分析负载变化导致马达转速波动的原因。提出一种前馈补偿控制方法,通过实时改变变量泵的斜盘摆角来补偿变量泵转速扰动而引起的流量变化。推导补偿函数,并分别对阶跃100%负载、阶跃20%负载工况及斜坡100%负载、斜坡20%负载工况进行仿真。结果表明增加前馈补偿控制后,马达转速波动量最大减少了3.87%,调整时间最多缩短了1.77 s。

针对混凝土泵车臂架系统响应慢、动态性能差等问题,提出了采用电静液执行器(EHA)代替臂架中的传统液压系统,从而提高系统响应速度,减少臂架振动。首先介绍了EHA的工作原理与数学模型,提出了基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制策略,其次利用AMESim与MATLAB软件搭建了混凝土泵车臂架的机械—液压—控制联合仿真模型,通过对臂架油缸伸出和缩回过程的阶跃控制仿真和正弦控制仿真,对比PID控制、模糊PID控制与基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制3种控制策略的仿真结果,结果表明,基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制下系统响应时间减少50%左右,超调量减少67%左右,速度跟踪误差减少50%左右。搭建EHA试验样机进一步验证基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制策略的有效性。

为提高激光直写控制系统的定位精度、定位时间和系统响应度，设计了一种数字伺服滤波器。该滤波器以伺服系统的三环PID控制原理为基础，并在设计中加入了具有实际问题性的前馈补偿模块：建立了以TMS3202812处理器组成的数字伺服滤波器模型；并对该模型进行了模拟仿真分析，然后移植到处理器中；最后通过验证，提高了位置定位和速度稳定精度。实验结果表明，整个系统输入与输出时差小于100k；无噪音无振荡，效果很好；定住精度误差控制±1μm范围内。

针对二自由度并联液压机械手控制系统容易受到外界干扰问题,对机械手控制系统输出误差进行研究。结合机械手平面简图分析了并联液压机械手工作原理,推导出机械手运动学和动力学方程式。引用模糊PID控制系统,采用差分进化算法和前馈补偿方法对模糊PID控制系统进行优化,将优化后的控制系统通过MATLAB软件进行误差仿真,同时与模糊PID控制系统输出误差进行比较和分析。仿真误差显示:在无干扰环境中,优化前和优化后的二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,其运动位移和角位移输出误差差别不大,跟踪效果较好。在有干扰环境中,优化前二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,运动位移和角位移输出误差较大,而优化后二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,其运动位移和角位移输出误差较小。采用差分进化算法和前馈补偿控制方法,能够抑制外...

针对非线性摩擦力对精密Z轴伺服装配臂的动静态性能的影响,基于Lu Gre摩擦模型,提出了一种改进遗传算法对LuGre摩擦模型参数进行辨识,实现了由“分步辨识”到“一步辨识”的转变,并将辨识结果陷入局部最优的概率从0. 3左右降低到了0. 1以下,高效地获取了全局最优辨识结果,辨识误差也从10%左右降低到了3%以内,提高了辨识精度;同时,在Z轴伺服装配臂系统下对LuGre摩擦力设计了前馈补偿器进行补偿,仿真实验表明,基于LuGre摩擦模型的前馈补偿可有效消除非线性摩擦力对精密伺服系统的影响,从而提高精密Z轴伺服装配臂系统的动静态性能。

基于静液二次调节原理的力矩负载模拟器具有能够连续高速旋转和无多余力矩的特点。在恒压网络中，二次元件的力矩输出与其斜盘倾角成正比，即：如果系统压力出现波动，也将导致输出力矩的波动。导致系统压力变化的原因可能是油源压力脉动，但更主要是负载的变化。为了研究压力波动的影响及补偿，建立了基于静液二次调节原理的力矩负载模拟器，给出了仿真参数，并在此基础之上进行了仿真研究。为了提高力矩跟踪精度，提出利用斜盘倾角传感器和系统压力传感器来进行压力补偿，可有效地将系统压力波动对于力矩输出的影响抑制到20％左右。仿真和试验验证了此补偿方法的有效性。

液压缸位置控制广泛应用于各类液压控制系统中，常采用电液伺服加载系统模拟其运动过程中的真实负载。该文首先建立电液比例位置控制和电液伺服加载系统的数学模型；然后对加载过程中产生的多余力进行分析，找出影响多余力的相关因素；最后采用“PID＋速度前馈补偿”来改善加载系统的综合性能。

研究了变转速输入和负载扰动下马达稳速输出控制方法。基于欧洲NEDC循环路况构建车辆行驶仿真模型、泵控马达数学模型以及负载数学模型，提出车载液压发电机泵控马达稳速输出控制策略，对系统进行仿真研究。结果表明在变转速输入和负载扰动下，加入转速补偿控制能够极大提高控制精度和鲁棒性。

3自由度气动机械手属关节串联式机器人，机械手在运动过程中，转动惯量、重力矩及关节间的耦合力矩等参数都会发生较大变化，影响了机械手末端的运动精度。针对这些问题，利用拉格朗日方程对机械手3关节进行动力学分析，得到多关节联动时单关节力矩方程。以腰部关节为例，通过对关节动力机构的数学模型线性化处理，采用状态反馈极点配置方法进行控制器设计，试验表明具有一定鲁棒性，但存在一定静态误差。分析产生误差的原因主要是干扰力矩的影响，根据单关节规划路径通过动力学模型得到补偿力矩，利用输入前馈对关节实施动态补偿。试验验证了方法的有效性，从结果可以看出，该组合控制策略抑制了扰动，提高了轨迹跟踪精度。

针对变转速泵控马达调速系统稳速控制问题建立了定量泵-变量马达调速系统数学模型。以数学模型为基础考虑了系统变转速动力输入时变性和随机性对系统稳速输出的干扰提出了前馈补偿控制方法并对其数学模型进行了推导分析得到了系统前馈补偿控制传递函数框图。该方法以系统流量为中间控制变量通过定量泵扰动转速引起的系统流量变化实时补偿变量马达摆角以实现系统稳速输出。以燕山大学泵控马达实验平台为基础采用变频电机驱动定量泵实现了系统变转速输入并以实验平台为基础搭建了Matlab/Simulink仿真平台最后对所提出的前馈补偿控制方法进行了仿真与实验研究。仿真和实验结果表明所提出的控制方法具有良好的控制效果为变转速泵控马达系统的工程应用奠定了基础。