研究基于压电液压快速工具伺服系统的控制方法。以具有积分作用的线性二次高斯控制器(LQGi)作为内环控制器。采用高增益反馈(重复控制)相结合的方法来跟踪谐波分量和前馈迭代学习控制(ILC)相结合的方法去实现对重复非谐波分量的跟踪。通过仿真验证了此方案的可行性与有效性,达到了伺服系统充分发挥其响应快、精度高的目的。

随着科技的日新月异、工业的快速发展,许多工业领域对控制系统的性能提出了更高的要求,普通平面控制系统已经无法满足日益复杂的空间作业任务,而三轴运动控制系统在三维空间任务中具有强大的优势。从制造业的角度出发,致力于研究一种面向三轴运动控制系统的交叉耦合迭代学习的轮廓误差控制方法,既能保证单轴的跟踪性能,又能减小各轴之间运动的不协调,从而减小轮廓误差。介绍传统的两轴误差模型和基于向量法的三轴误差模型,以及迭代学习控制和交叉耦合控制的概念;针对三轴运动控制系统的性能提升提出一种三轴交叉耦合-迭代学习控制算法;设计相关对比实验,实验结果表明该算法能有效减小轮廓误差。

提出了一种利用动态靶标实现光电经纬仪跟踪性能等效正弦评价的新方法。分析了动态靶标目标及相应跟踪误差的幅度谱和功率谱特性,提出将动态靶标看作由有限项基频谐波和整数倍基频高次谐波的加权和组成的谐波源。根据被检光电经纬仪跟踪性能设计等效正弦信号,利用动态靶标产生与等效正弦信号同频率的谐波信号完成光电经纬仪跟踪误差系统在该频率下幅频特性函数值的测试。等效正弦的幅值和测得的幅频特性值乘积即为跟踪等效正弦信号的跟踪误差最大值,从而实现了跟踪性能评价。利用该方法测得方位方向的最大跟踪误差为0.65′,远小于4′的指标要求,而利用动态靶标直接检测的值为4.7′。实验表明该方法准确、可行,同时避免了直接利用动态靶标检测时可能使跟踪伺服系统出现过度校正的问题。

系统转动惯量增大时,望远镜系统的跟踪性能下降,稳定裕量减小,过渡过程时间增长,大角度调转时间增加,这些都不利于提高系统性能.通过对望远镜大型结构件四通在两种不同厚度焊接加强筋板时的分析和性能比较,得出将加强筋板厚度由10mm减小为6mm,四通的结构强度有所下降但在允许范围内;一阶谐振频率有所增加;四通质量和转动惯量数值分别减少(18～16)%.厚度的变化有利于系统性能的提高和成本的节约.

由于传统泵控液压系统存在位置跟踪精度低、频率响应慢的缺点,给精确运动控制造成很多困难。对此,针对伺服电机泵直接驱动电液系统模型的非线性动力学特性和参数不确定性,采用反馈型自适应鲁棒控制(ARC),实现伺服泵直接驱动电液系统的精确运动控制。建立伺服电机泵直接驱动电液系统的动力学模型,通过非线性泵流量映射重新建立泵的动力学模型。采用反馈型ARC方法进行控制器设计,合成泵的控制输入,使气缸执行器位置跟踪一个期望的轨迹,并对系统模型的位移斜坡响应和伺服泵功率进行实验仿真。结果表明:相比于PID控制,反馈型ARC控制下的位移跟踪误差大幅度降低,伺服泵的平均功率分别降低了55%、26%、63%,峰值功率也有所降低。采用反馈型ARC控制,能够实现有效的模型补偿,使得系统运行稳定,提高系统模型的跟踪性能和鲁棒控制性能。

为了满足500,m口径球面射电望远镜（FAST）工程主动反射面索网节点位置和速度控制的要求，对FAST用液压促动器进行了研究，将灰色预测模型应用到传统 PID 控制中，提出一种新型的步长调整机制，在简化了以往调整机制复杂性、不确定性和耗时性的同时，很好地解决了传统 PID 控制策略下难以获得理想跟踪精度的问题．通过与传统PID控制策略进行仿真和实验对比，结果表明，变步长灰色预测PID控制策略提高了促动器的速度跟踪精度和位置跟踪精度，速度跟踪误差由0.100,mm/s减小到0.048,mm/s，位置跟踪误差由1.5,mm减小到0.2,mm，可满足FAST工程主动反射面索网节点位置控制精度和响应速度的要求．

在对飞机零件疲劳测试时，需要对其施加以交变载荷。为此，对基于前馈补偿的PID控制以及自整定RBF神经网络PID两种控制算法进行了分析，设计了先进的PID控制器，通过仿真分析比较了不同控制算法下系统的跟踪性、稳定性能，确定了在疲劳测试时，电液比例加载系统的最优控制方式。