阿里原初引力波探测望远镜基座需要实现5°/s至20°/s的高速运动,且运动精度RMS值要求小于20″,为了实现高速高精度的运动控制,需要对运动控制参数进行优化。通过对UMAC运动控制器中的控制结构进行研究,使用粒子群—遗传组合算法(PSOGA)对控制器参数进行优化,将控制结果与粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)进行对比,并在实验装置上进行了验证,实验结果表明PSOGA算法的优化参数在20°/s的速度运动时,稳定时间为0.18s,误差为12″,小于20″的要求,满足高速运动下的控制精度要求,验证了PSOGA算法在UMAC运动控制器中的有效性。

针对压电陶瓷驱动器中的迟滞非线性特性,提出一种提高压电陶瓷执行器定位精度的复合控制方法。建立了非等间隔阈值的Prandtl-Ishilinskii(PI)迟滞模型,通过自适应差分进化算法进行系统辨识,求取参数并建立逆模型。考虑到压电陶瓷迟滞非线性特性随输入信号频率变化的特点,采用融合PI逆模型前馈控制与滑模控制的复合控制方法用于压电陶瓷的精密驱动。实验结果表明,相比逆模型前馈和PID结合的复合控制方法,采用逆模型前馈和滑模复合控制方法,平均误差下降了0.0300μm,均方根误差下降了0.0346μm,能有效克服压电陶瓷迟滞非线性,提高系统跟踪性能。

针对柱塞泵建模过程中因函数简化控制机构及其运动关系而造成的误差大、不精准问题,提出基于控制机构运动关联的非简化建模方法。结合柱塞泵的控制原理,利用AMESim搭建功率-压力-电比例复合控制的柱塞泵仿真模型。通过对压力、电流和转速的组合控制,对柱塞泵的控制特性进行仿真测试,得到与理论研究相吻合的动态特性曲线。进一步通过台架试验对柱塞泵进行测试,试验结果表明:柱塞泵在实际工作中存在响应时间,系统流量在液压系统开启和闭合瞬间存在冲击振荡。对比两种建模思想的仿真结果,非简化模型最大相对误差分别为3.51%和5.08%,平均相对误差分别为1.74%和1.98%,均小于简化模型。柱塞泵建模准确,为实现产品性能优化和系统数字孪生提供了模型支撑。

本文研究了一种气动力/推力矢量复合控制系统伺服机构的工作原理。首先,运用UG三维建模软件绘制出该伺服机构的三维简化模型;然后,绘制出该伺服机构的运动原理简图,并对运动原理简图进行进一步简化;随后,推导出该伺服机构的传动比公式;最后,运用Adams运动仿真分析软件对其运动特性进行仿真分析,验证该型气动力/推力矢量复合控制系统伺服机构工程应用的可行性。

针对典型电液伺服控制系统非线性、参数时变的特点,常规PID控制无法满足控制性能要求.文中提出将小脑模型(CMAC)神经网络和PID相结合的控制策略.仿真结果表明,经过CMAC神经网络对常规PID控制器的输出不断在线学习,系统能够有效抑制扰动,并具有实时性好,输出误差小,鲁棒性强等优点.在系统参数变化,外界扰动的影响下,其控制性能得到明显提高.

针对风帆液压控制过程中液压冲击对风帆系统的影响,提出了油缸速度前馈和风帆转角位移综合协调控制方案,按照所规划的运行速度位移曲线,采用所构建的速度前馈模型来实时控制调节运行过程中转角速度,同时在转角位移控制上采用了单神经元控制方法。通过对风帆转角速度位移复合控制的液压策略仿真试验研究表明,在不同转动速度要求及不同负载力情况下,风帆能够在速度前馈控制下较好的按照规划转角速度曲线运行并稳定转动到所需角度,实现了无速度冲击控制,证明该复合控制策略的有效性。

为了提高电动负载模拟器的信号跟踪精度和多余力矩抑制能力，在分析系统结构和工作原理的基础上建立了电动负载模拟器系统的完整数学模型。针对电动负载模拟器中存在的力矩跟踪精度问题，提出了一种前馈补偿和基于小波网络的PID控制相结合的复合控制方法。利用改进的前馈补偿法抑制多余力矩，基于小波网络的PID控制器可以在线调整PID参数补偿系统的非线性环节，提高系统动态性能。仿真结果表明，复合控制器对多余力矩有良好的抑制效果，跟踪精度满足要求，和传统PID控制相比，系统鲁棒性得到显著提高。

液压伺服系统普遍存在非线性、参数时变、外负载干扰、低阻尼和交联耦合等复杂特点而难以精确控制；模糊控制因不需系统精确数学模型且具有较强鲁棒性等优势而在非线性控制领域特别是在液压伺服系统中得到应用并仍具有广阔应用前景。

对铺轨机行走液压驱动控制技术进行了研究。铺轨机行走牵引车由履带牵引车和轮轨牵引车以铰接方式联接，其行走液压驱动系统包括履带泵控马达系统和轮轨泵控马达系统两部分。行走液压系统的控制目标是在不同工况下实现对给定速度的跟踪和两套泵控马达系统所提供的牵引力保持给定的匹配关系。文中首先分析了行走系统的控制特性，根据控制目标提出了基于牵引力和马达排量的前馈式PID的速度和力复合控制策略，在仿真中分别采用了基于常规PID和模糊PID的控制，并对仿真结果进行了分析。

介绍了钢坯修磨机磨头液压压下系统的工作原理，提出压下过程中采用位置、压力复合控制，提高了工作效率。针对砂轮位置扰动引起的多余惯性力，及其磨头自身重力、摩擦力和惯性力对修磨力的影响，采用三通比例减压阀开环控制压力，系统压力波动较大的问题，提出在三通比例减压阀控制压力的基础上叠加闭环控制的方法进行改进，实现了对磨头压下力的精确控制，使系统在位置扰动下能够保持良好的跟随特性，满足了性能要求，利用AMESim软件对系统进行了建模和仿真研究，确定了控制器参数，用试验验证了仿真结果，并已成功应用于国产板坯修磨机上。