强激光与粒子束
2024, 36(2): 025015
数字低压差线性稳压器由于可以在低电源电压下工作而被广泛使用。在数字低压差线性稳压器中,其利用模数转换器和积分器进行稳压操作。但是当负载出现瞬态电压变化,其稳定时间将会很长。在 PI控制系统中,积分系数大的电路建立时间很短,会产生过冲,然后输出才会稳定。积分系数小的模型输出可以直接稳定,但是建立时间太长。提出了一种高速可调节电路模型,目的是利用电压传感器和时间数字转换器(TDC),并在电路中加入 2种不同积分系数的积分器。首先利用电压传感器和时间数字转换技术(TDCT)实现模数转换以得到数字信号。随后判断数字信号与基准电压,在误差很大时,控制电路选择大积分系数,输出到 PI控制;误差小时,控制电路选择小的积分系数,这样可以使电路结合不同积分系数电路的优点,从而达到同时缩短电路建立时间和稳定时间的目的。
数字低压差线性稳压器 PI控制 建立时间 稳定时间 模拟集成电路 Digital Low Drop-Out regulators PI controller setup time stabilization time analog integrated circuit 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(8): 1059
山东理工大学 机械工程学院,山东 淄博 255049
针对因压电陶瓷固有的迟滞特性降低了压电陶瓷平台定位精度问题,该文提出一种基于前馈补偿的复合控制系统。首先建立前馈模型,提出并应用一种分段式的Prandtl-Ishlinskii模型,增加拟合精度,同时避免了复杂的求解过程,并求出迟滞逆模型,其建模误差率可达0.69%; 其次,对反馈回路设计了串联比例-积分(PI)数字电路、正弦激励电路及电容转换电路,进一步提高了压电陶瓷定位平台的控制精度。根据国标GB/T 38614—2020的测试标准进行实验测试,结果表明,在设计的复合控制系统控制下,压电陶瓷定位平台正、反向重复定位精度分别为0.013 1 μm和0.015 5 μm,准确度为0.033 5 μm,在计算出反向差值后得出迟滞误差为0.013%。与仅有前馈控制相比,其控制精度提高了79.57%。
压电平台 复合控制 前馈补偿 电容传感器 PI控制 piezoelectric platform compound control feedforward compensation capacitance sensor PI control
光学 精密工程
2023, 31(18): 2675
山东理工大学 机械工程学院, 山东 淄博 255049
针对压电陶瓷(PZT)位移平台因迟滞特性而降低系统定位精度的问题, 该文采用了一种带有前馈补偿的复合型控制方法。首先建立前馈模型, 提出了一种分段式Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型, 并对所建平台迟滞模型求逆, 其建模误差率在0.7%内; 然后针对闭环回路设计了串联比例-积分(PI)模拟电路、滤波电路和检测电路, 进一步提高了控制系统的响应速度和控制精度。实验结果表明, 压电陶瓷位移平台在频率为100 Hz, 行程为0~140 μm的情况下, 基于前馈补偿的复合控制系统的平均绝对误差为0.039 μm, 最大误差为0.16 μm; 与仅有前馈控制相比, 其控制精度提高了73.76%。
压电陶瓷 前馈补偿 P-I模型 复合控制 PI控制 piezoelectric ceramics feedforward compensation Prandtl-Ishlinskii(P-I) model composite control PI control
1 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学,北京 100049
Stewart平台具有六自由度运动特性,既可用于隔振,也可用作跟踪平台。但是隔振功能要求系统带宽低,而跟踪功能则要求系统带宽高,二者的矛盾使得使用具有隔振功能的Stewart平台很难实现高精度跟踪。为了解决这一技术问题,引入高带宽的倾斜校正系统,构成双阶控制结构,以提高精度。传统的双阶控制需设计解耦环节,需要独立的测量传感器实现分级控制。本文提出了一种基于单传感器的控制方法,对传统的双阶结构进行改进,避免解耦环节,实现对Stewart-TTM高精度稳定闭环。为了进一步提高系统在带宽内的跟踪精度,设计PI-PI控制器经理论分析以及实验验证:基于单传感器测量的Stewart的双阶控制结构既能够满足隔振要求,又能够实现高精度跟踪控制。
Stewart平台 双阶系统 PI-PI控制 Stewart platform two-stage system PI-PI control
强激光与粒子束
2022, 34(7): 075013
上海工程技术大学机械与汽车工程学院,上海 201000
有关多智能体系统的研究成果中大多是考虑同构多智能体系统的一致性控制问题, 而实际应用中需要多种智能体依据期望编队队形协同工作, 并且真实系统的动力学往往具有非线性性质。针对此问题, 在无向拓扑结构下, 利用非线性参数分解的方法,设计了基于PI控制器与自适应控制策略的一种异构非线性多智能体系统时变编队控制策略。由于真实系统会不可避免地受到外部扰动的影响, 而外部扰动的大小是存在一定范围的, 因此, 在所设计的控制策略基础上又考虑了存在外部有界扰动情况时多智能体系统的稳定性问题, 通过构造Lyapunov函数分析了所设计控制策略的稳定性问题, 并使用Matlab进行了仿真验证。结果表明, 设计的控制策略可以实现异构多智能体系统的时变编队控制,且具有一定的有效性。
异构多智能体 PI控制器 时变编队 参数分解 heterogeneous multi-agent PI controller time-varying formation parameter decomposition
激光金属沉积成形传统上多采用恒定的工艺参数进行堆积,易导致热累积现象。为减弱热累积对钛合金成形氧化的影响,提出一种实时改变层间激光功率的熔池温度闭环控制系统。针对TC4钛合金块体沉积,设计了PI控制器,以激光功率作为输入量来控制熔池实际温度。结果表明:PI控制器可使熔池实际温度达到期望值;块体成形件表面呈光亮的银白色,未出现氧化现象;与恒定激光功率下的成形件相比,温度闭环控制的沉积块体柱状晶尺寸小且宽度较为均匀,顶部的显微硬度未出现升高现象。该系统为熔池温度控制提供了新方法,并为实现开放环境下钛合金的连续沉积成形提供了技术支持。
金属沉积 PI控制器 TC4钛合金 闭环控制 metal deposition PI controller TC4 titanium alloy closed-loop control
红外与激光工程
2021, 50(S2): 20200393