为实现对单杆气缸活塞运动轨迹的精确控制,本文提出了一种基于扩展干扰观测器的非线性级联控制方法,利用扩展干扰观测器估计干扰与未知模型参数信息,通过非线性鲁棒控制律抑制参数与干扰估计误差、未建模动态的影响。该级联控制器由内环压力控制回路和外环位置回路两部分组成,分别采用滑模控制理论进行设计,利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。试验表明,所设计的控制器能获得良好的轨迹跟踪控制性能,对干扰和系统参数变化具有较强的性能鲁棒性。

为满足电-气比例/伺服系统的应用需要,设计一种由比例电磁铁、活塞式阀芯及两位三通的阀体构成的直动式气动比例压力阀,并建立该比例阀的非线性数学模型.对于比例电磁铁,采用集总参数模型来描述电磁特性,模型参数由FEM分析得到.结合机械及气路的物理特性,分别对上、下阀芯的运动特性、阀体内的气体流动及热力学过程进行建模分析,保证了上、下阀芯的运动独立性.通过仿真对下阀芯的黏性摩擦系数、反馈通道的直径以及气源压力等影响比例压力阀的压力响应特性的因素进行分析,并设计一种比例压力阀的性能测试系统以验证模型的正确性.仿真与实验结果呈现良好的一致性,模型能够预测不同阶跃输入信号下该比例阀的压力响应过程.

为加强控制工程基础课程的实验教学,设计气动伺服系统实验教学平台,详细介绍平台的结构。采用快速控制原型技术,设计系统机理分析建模与实验验证、系统辨识与频率特性、系统校正三个实验,学生不用编写复杂的底层程序,专注于理论实践,有助于提高实践教学质量。

搭建了气动肌肉收缩力测试实验台,通过分析不同压力、行程、收缩速率及频率下气动肌肉收缩力与位移的关系曲线,得出气动肌肉的力-位移迟滞现象具有非对称性、非局部记忆性、大压力弱相关性和准率不相关性。针对常见Prandtl-Ishlinskii(PI)类模型难以准确描述气动肌肉力-位移迟滞曲线的问题,对通用PI迟滞模型的dead-zone算子进行方向上的修正,建立气动肌肉修正PI+Dead-zone迟滞模型,利用最小二乘法进行参数辨识,并与经典PI模型、经典Bouc-Wen(BW)模型、PI+Polynomial模型、Wang-Wen模型、BW+Polynomial模型进行精度对比分析。结果表明,PI类模型性能显著优于BW类模型,且修正PI+Dead-zone模型精度最高,各行程下绝对平均误差不超过1 N、均方差不超过1.5 N,能无差别处理气动肌肉力-位移迟滞曲线非对称性问题。小行程工况下,气动肌肉经典PI模型也具有一定的描述其力-位移迟...

为提高矿用大型液压挖掘机的自动化水平,适应挖掘工况,设计了一种基于倾角传感器检测反馈的轨迹规划与控制系统。对目标挖掘机D-H建模,确定了其运动学正解及位姿表示;提出了一种适应性运动学逆解方法,提高了轨迹规划的柔性;建立了关节空间-驱动空间-检测空间的转换关系;对常见的挖掘卸料工况进行了轨迹规划,得到了液压执行器的位移目标曲线;通过上位机输出控制信号,控制比例多路阀开口,实现了执行器位置伺服。以95 t大型矿用挖掘机为试验对象

BRWZ550／31．5型高压、大流量乳化液泵站是为百万吨级以上煤矿采煤工作面设计的液压动力源，该文介绍了其主要技术参数、结构和工作原理。为保证该泵站工作的连续性、稳定性与可靠性，结合现代智能机电系统技术，为其设计了运行状态监控装置，该文阐述了其工况特征参数的选择、系统结构和原理。

针对高速开关阀控气动位置伺服系统所具有的模型参数不确定性、不确定非线性以及外干扰为实现气缸的高精度运动轨迹跟踪控制设计了基于标准投影映射的自适应鲁棒控制器。该控制器通过在线最小二乘参数估计来减小模型中参数不确定性利用基于反步法设计的非线性鲁棒控制来抑制参数估计误差、不确定非线性以及外干扰的影响从而保证一定的瞬态性能和高的气缸运动轨迹控制精度。由于运用了标准投影映射以保证在线参数估计有界控制器的两个部分可以独立进行设计。试验表明所设计的控制器能获得良好的轨迹跟踪控制性能对干扰具有较强的性能鲁棒性系统跟踪幅值为0.09 m频率为0.5 Hz的正弦期望轨迹时最大绝对跟踪误差为1.51 mm标准跟踪误差0.72 mm。