本文提出了自适应范围DNA(Adaptive Range DNA,简称ARDNA)软计算模型框架以及扫描探针显微镜(简称SPM)中压电执行器回滞非线性ARDNA建模及其补偿原理.基于基本回滞算子的线性叠加构建压电执行器回滞非线性模型结构,采用ARDNA软计算方法,同时优化模型结构(指简单回滞算子的个数及其阈值)和参数(指每个回滞算子的加权值),建立最优的压电执行器回滞非线性模型.通过设计单位反馈控制器构建其逆模型,而压电执行器与其逆模型串联,由逆模型获取参考位移所对应的理想激励电压,从而确保压电执行器输出跟踪参考位移,实现回滞非线性实时补偿.数字仿真结果表明了压电执行器回滞非线性建模及其补偿方法的有效性.本文的方法对形状记忆合金SMA(Shape Memory Alloy)、磁流变液体(Magnetorheological Fluids)等材料的回滞非线性建模和补偿也具有参考价值.

针对液压系统动态特性影响下的轧机振动问题,建立一种液压缸非线性刚度约束下的轧机辊系振动模型,采用平均法求得系统的幅频响应。在Lyapunov第二方法的基础上,设计了系统的反馈控制器。以轧机实际参数为例,仿真分析轧机辊系中非线性刚度系数、外激励和无杆腔初始位移等参数对幅频响应的影响,并研究外激励幅值和无杆腔初始位移等参数发生变化时的动态分岔特性,发现随着这些参数的变化,轧机辊系振动在周期运动、倍周期运动和混沌运动等多种运动状态之间交替变化;同时在系统中引入反馈控制,通过对比控制前后的时域曲线和相平面曲线,验证了反馈控制器的有效性。研究结果为提高轧机辊系稳定性提供了理论参考。

采用I型系统ITAE最优准则,针对跟踪阶跃响应的电液伺服系统设计了模型跟踪最优控制器,并应用Matlab进行了计算机仿真.仿真结果表明,在此种模型跟踪最优控制器控制下,电液伺服系统具有良好的动态特性.

针对电液伺服阀在实际工程应用中出现输出压力不稳定、输出压力偏高或偏低的问题,设计了基于ATmega16平台的数字式液压伺服阀反馈控制器,采集伺服阀输出压力作为反馈信号构成闭环控制系统,采用经典的增量式数字PID控制算法进行压力调节。实际应用结果表明该数字式电液伺服阀反馈控制系统响应快速、输出稳定、输出压力精度高。