基于微分变换的数控机床几何误差建模的研究

研究多轴联动数控机床几何误差建模的问题。将运动轴的几何误差等效为微分运动,利用微分变换来描述各运动轴的微分运动对机床理想变换造成的误差,由此提出基于微分变换的几何误差建模方法。在分析机床运动链时,选择以工件坐标系为基准,使误差模型的基准与编程基准一致。用一条运动链完整表达运动轴的传动关系。最后进行了三轴联动测试轨迹的误差补偿试验,补偿后的轨迹精度得到了显著的提高,验证了误差模型正确性及有效性。     

使用微分变换方法对机器人进行全误差分析

在实际的机器人装配和操作过程中,由于各种因素影响,必然会导致末端执行器产生一定的误差.将机器人的误差等效到关节坐标系相对于理想位置的偏移,使用微分变换的方法导出了单个杆件的微分变换矩阵,并且得出了该偏移以及各个关节偏移对于末端执行器位姿的误差影响,并且提供了算例.使用该方法可以将机器人的杆件制造、装配误差,以及加工过程中的受热和受力所产生的变形全部等效到微分变换矩阵中,从而对机器人进行全面的误差分析.     

基于模糊自抗扰控制在电动汽车PMSM位置驱动系统研究

为实现电动汽车用PMSM转速快速响应和强鲁棒性,本文提出一种基于模糊自抗扰的电动汽车PMSM驱动控制系统,将模糊控制与自抗扰控制结合,将位置反馈作为控制器反馈信号,结合自抗扰控制器中状态变量估计和微分之间的误差,建立误差的模糊规则控制表,进行去模糊化之后得到误差精准的控制量,并通过对非线性误差状态反馈控制率的误差比例系数、微分系数、积分系数进行自适应调节,实现对扰动量的补偿控制,增强电动汽车PMSM驱动系统的抗扰动能力。     

基于微分变换的多轴数控机床几何误差解耦研究

基于几何误差可等效为微分运动的原理,提出了基于微分变换的多轴数控机床几何误差建模的方法;运用雅可比矩阵建立了补偿值与刀具位姿误差之间的映射关系,矩阵中的元素可通过微分变换进行求解,由此利用雅可比矩阵的广义逆建立误差解耦模型。在此基础上,设计了多轴数控机床通用的自动化解耦计算流程。最后进行了五轴联动测试轨迹的误差补偿实验,补偿后的轨迹精度得到了显著的提高,验证了误差模型及解耦算法的有效性。     

计算多因素定位误差微分法的改进

定位误差的分析和计算是进行工装设备设计必不可缺少的重要环节。文章针对机械制造工艺学和机床夹具设计中定位误差的计算,特别是多因素条件下定位误差的计算问题,根据普通微分法计算多因素条件下定位误差所遇到的矛盾,利用高等数学微分的近似计算,解释了全微分的数学变形这种方法的原理,同时提出并详细阐述了微分法的另一种改进即实体路程法,并通过具体实例对以上2种方法进行了验证,为正确、快速计算多因素条件下的定位误差提供了方法和依据。     

机床夹具定位误差及其全微分计算方法

分析了机床夹具定位误差的主要来源和常用定位误差计算方法,以典型的心轴夹具为例,运用全微分计算方法进行定位误差计算,突出全微分计算方法是工程应用中一种快速计算方法。     

飞机自动钻铆并联调姿托架标定方法

为提高飞机自动钻铆并联调姿托架的运动精度,提出了一种改进的外部标定方法。利用空间矢量链建立机构的运动学方程并微分,将微分后的所有约束方程纳入误差模型,建立有关机构位姿误差与结构误差的关系表达式并提高建模精度;采用矩阵降维的方式处理结构误差项系数矩阵,提高误差辨识精度。经仿真验证,该标定方法的误差辨识与补偿精度较高,并且能够利用误差模型辨识单个主驱动的定位器主动移动副角度误差,满足了飞机装配对托架调姿精度的要求。     

用改进的粒子群算法求解并联6自由度平台的最大误差

最大误差是评价并联6自由度平台性能的重要指标,提出了改进的粒子群算法来求解最大误差.首先借助矩阵微分法求出平台误差表达式,将最大误差作为优化目标函数,除了各结构参数误差外,还将平台的位置和姿态列入优化变量.在标准粒子群算法中引入非线性变化权重和变异操作来保证全局收敛并提高收敛精度.实例计算表明该方法的有效性,可用于平台设计阶段的误差预测.     

不完全微分与微分先行的农业机器人巡航PID控制算法

为了解决传统PID控制在农业机器人控制中响应迟滞,稳态误差和敏感性较大等问题。在传统PID控制的基础上,引入了不完全微分,微分先行和"最优曲率"算法。首先针对传统PID微分环节对误差波动的敏感性较大,在微分环节加入滤波器,构成不完全微分算法,以减少误差敏感性。然后针对速度和方向设定值的不断变化给系统带来的动态波动,加入微分先行算法,提高系统的动态稳定性和系统的响应速度。最后结合最优曲率,制定动态的PID控制参数,进一步提高控制的精度。实验结果表明,相比于传统PID控制,该改进的PID控制算法使农业机器人稳定行驶速度由原来的2.4 m/s达到了3 m/s,农业机器人整圈完成度提高5%~10%。加速性、鲁棒性、可靠性得到较大的提高。     

五轴数控机床伺服跟随误差对S形试件法向轮廓误差影响

以圆柱铣刀侧铣加工包络特征线求解模型为基础,建立刀具运动误差与侧铣加工曲面法向误差的微分关系,为机床误差与侧铣切削试件表面轮廓误差映射关系研究提供基础。以AC双摆头机床为研究对象,搭建机床伺服轴模型,仿真分析加工S形试件时机床伺服驱动轴跟随误差特性。建立侧铣加工法向轮廓误差微分模型,研究伺服跟随误差在S形试件法向轮廓误差的影响。     

高精度原油储罐液位计研究

通过对数字式电容液位计及等值基准电容补偿法的研究，提出将数字式电容液位计与压差法相结合，由数字式电容液位计测量原油液位和油水界面的高度，等值基准电容法补偿由于环境温度、极板腐蚀和油液粘结带来的测量误差，采用压差法测量混油密度，依据混油密度和液位高度求得油重及容积；通过高精度A/D板采集模拟和数字信号，连续对储罐内原油的液位、密度、温度等各种参数进行运算，并由智能监测仪实施全自动显示，其测量精度可达到毫米级。     

伺服电机控制系统中的电流检测硬件设计

现有的电流检测技术,大多采用模拟信号检测电流,存在保密性差、抗干扰能力弱等缺点,针对此现象设计了一种以DSP2808为核心的电流检测系统,采用闭环式霍尔电流传感器采集电机的电流信号,将检测到的电流信号按1：2000比例输出模拟信号,并将此模拟信号通过A／D转换器转换成数字信号,让数字信号隔离后传递给DSP来实现实时的电流检测。该电流检测系统经实验测试结果表明,具有高精度、误差小、噪声小、传输距离远等特点。     

数字电压放大系统的精度问题及相应解决措施

分析了一个数字电压信号功放大系统的输出精度和误差产生的因素。对产生误差的途径进行硬技术隔离,并利用DSP数字处理器高速的处理能力,对系统实现高性能的算法控制,实现幅值和相位的误差进行补偿,从而实现该数字电压放大系统的高精度输出。     

基于FPGA的硅电容传感器调理模块设计

差动式硅电容传感器应用广泛,对差动电容信号的检测调理至关重要.文中以FPGA芯片为核心,其产生的正弦载波信号用于调制差动电容信号的变化,已调信号再次输入FPGA进行互相关解调及数字滤波后,得到反映差动电容变化的电容差信号,然后经非线性补偿,可以输出非线性度小于0.1%的数字信号.这样避免了采用模拟电路容易受到外界干扰,且提高了动态检测的速度和非线性补偿的精度.     

交流差动变压器式位移传感器数字调理方法

分析了差动变压器式位移传感器的工作原理,讨论了传统模式的模拟调理电路特点,结合实际应用需求,提出了一种基于多功能数据采集板卡和数字解调算法的差动变压器式位移传感器信号数字调理方法,从理论上论证了该数字解调算法,并且设计了一套试验验证系统,针对试验用LVDT(Linear Variable Differential Transformer)传感器,从静态、动态2种工作方式进行解调,验证结果表明,该方法能够满足试验要求,达到了预期的结果.     

A new digital background calibration for redundant radix-4 pipelined ADCs by modeling of adaptive filter for linear and nonlinear errors

In this paper a new digital background correction and calibration technique for redundant multi-bit pipeline stages is presented. In this method output voltage of each stage in converter is defined as sum of the ideal product and error signal, which error voltage include of linear non-ideal section or first order error and nonlinearity undesired signal or third order error. Linear error is formed by capacitor mismatch, op-amp offset, comparator offset and finite op-amp gain effects. Nonlinear error is deformed the output voltage depend on the nonlinear results of open loop residue amplifier. Correction begins with separately calculation and cancelation of the nonlinear and linear errors respectively. For calibration of each stage at first step, the nonlinear effects in digital output of backend ADC is eliminated and then by digital modeling of first order analog error the influence of this unfavorable signal is diminished from digital equivalent of input voltage. Therefore for cancelation of non-ideal impairment in each stage a digital filter consist of linear and nonlinear channel in digital domain is designed. The first order and third order coefficients of designed digital function are unknown and should by a pertinent method be estimated simultaneously. Adaptive filter are best choose for this method. Simulation results show that INL/DNL parameters of 14-bit radix-4 pipelined converter are improved from 17LSB/3LSB to 0.45LSB/0.41LSB after calibration. The SNDR/SFDR parameters are increased from 30 dB/36 dB to 83 dB/90 dB.     

基于CPLD的光栅传感器动态数据采集系统

为实时准确地显示光栅传感器的位移量,利用差分放大和整形原理,将光栅传感器输出的模拟信号转为脉冲方波信号0通过可编程逻辑器件（CPLD）对方波信号进行软件四细分、辨向和计数。同时,单片机与计算机进行串口通信,输入脉冲当量,从而使CPLD中记录的脉冲数转为光栅传感器的实际位移量进行LCD实时显示。     

光栅信号软件细分技术及其误差分析

对光栅头输出的两路信号sinΦ和cosΦ进行A/D转换后,通过其转换结果的极性及比较两者绝对值的大小实现莫尔条纹八细分。通过两者比值形成的正切或余切值计算细分数,从而实现再细分。并对该技术引入的误差和光栅信号的辨向进行了研究。     

通用型光栅信号处理系统的研制

为了实现基于光栅传感器的位移测量,设计了一种通用光栅信号处理系统。无论光栅尺的输出是方波信号还是正弦波信号,处理系统均可识别并处理。运用FPGA芯片对光栅信号进行四倍频细分、辨向以及可逆计数。计数得到光栅扫描测头的位移数据经由DSP预处理,然后通过ISA或串口传到上位机,并由液晶显示位移结果。实现了对光栅信号的测量处理过程,同时通用性得到了提高。     

位置随动控制设备在线检测与故障分析

为了能够满足设备研制和生产过程中的动态性能测试和故障分析的需求,基于高性能的数字信号处理器（DSP）,以C语言为开发工具,完成了具有在线检测与故障分析功能的性能测试机构的设计;并利用硬件电路的可测试性设计,检测信号的双路并行处理相互印证技术;基于UDP协议的故障报告与分析等手段,实现了故障报告的实时接收和处理,故障代码的生成和传送。试验结果表明,借助于该测试机构,能够比较及时地反映重要单元的故障信息,并实现快速准确的故障定位。