混合驱动五杆机构的滑模变结构控制

建立了混合驱动五杆机构系统的机电耦合动力学模型.采用滑模变结构控制方法实现了对混合输入型五杆机构运动轨迹的精确控制,并给出了仿真结果.该控制方法具有控制算法简单、易于工程实现的优点.     

基于DSP28335的PMLSM伺服系统设计与实现

文章设计了一套基于TMS320F28335DSP控制芯片的永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制系统.以智能功率模块IPM、高精度直线编码器M-Ⅱ4400和新一代CAS磁通门技术电流传感器为主要元件搭建了一套高性能硬件平台.在DSP控制芯片内实现对PMLSM定子电流的矢量解耦控制及速度环、位置环的伺服控制算法.实验结果表明该伺服驱动系统实现了对PMLSM的高精高效控制.     

超声喷丸中矩形截面复合型变幅杆的动力学特性研究

为了改善超声喷丸过程中变幅杆输出端的端面面积,提高喷丸效率,用解析法设计了一种矩形截面复合型变幅杆,计算了其动力学参数。在此基础上,运用ANSYS有限元分析软件对其进行了动力学分析,求得了相应的动力学参数。通过对比分析,证明了用ANSYS设计变幅杆的可行性,为复合型变幅杆的设计提供了一种有效的方法。     

直线电机速度伺服系统的变增益PI控制

在直接驱动领域中常用的永磁直线同步电机(PMLSM)由于存在众多干扰和非线性因素,使用常规PI控制器控制时难以获得令人满意的控制效果。在综合分析PMLSM速度伺服控制系统PI控制器的参数调整规律的基础上,提出一种能根据偏差情况实时调整控制器参数的变增益PI控制器。该控制器克服了常规PI控制无法同时满足快速性与稳定性要求的缺点。仿真实验结果表明该控制器的使用使PMLSM速度伺服系统获得快速、精确的调速性能。     

锻造操作机钳杆操纵过程的动力学特性分析

以某企业小吨位锻造操作机为研究对象,对锻造操作机钳杆操作机构的上下平移和上下摆动两种工况进行简化,针对不同外激励建立了简化的钳杆操作机构数学模型,并应用杜哈梅积分(Duhamel's integral)数值计算求解,得到锻造操作机钳杆操纵过程的动力学方程。采用Matlab软件对钳杆操纵过程进行动力学仿真,得到了钳杆操作机构的动力学特性曲线。定量地分析了锻造操作机钳杆操作机构的动力学特性。     

装料机挑杆系统动力学研究

本文针对５ｔ装料机多次发生挑杆断裂事故的问题，对桥式装料机系统进行了动力学分析，并进行了现场实际测试，找出了发生挑杆断裂的原因，改进后效果十分显著。     

基于模型线性自抗扰的PMLSM位置控制

永磁直线同步电机(PMLSM)由于受到摩擦力变化和外部扰动等不确定性的影响,降低了伺服系统的位置控制精度.针对该问题,提出了一种基于模型信息的线性自抗扰控制算法.将PMLSM运行过程中受到所有的不确定性归为未知总扰动,建立了简化的PMLSM伺服系统控制模型.设计了融合模型参数信息的模型线性扩张状态观测器和带有加速度前馈...     

有限元结合并行梯度遗传算法及其应用

文章介绍一种新型的改进遗传算法-并行梯度遗传算法。其原理是把并行计算和梯度算法结合到遗传算法中。这个种方法既可以充分利用计算机多核CPU,又可以加速遗传算法的收敛时间,提高计算效率。将该算法应用于永磁直线同步电机(PMLSM)有限元分析中。通过编程实现Ansoft3D宏功能,对PMLSM进行磁场和水平推力分析,并对PMLSM单位体积水平推力进行优化,达到提高PMLSM单位体积推力的目的。结果表明:该算法优化时间短,并且电机的水平推力得到显著提高。     

混合输入五杆机构的轨迹跟踪研究

混合输入五杆机构系统是一种新型的可控机构,采用恒速电机和伺服电机作为驱动元,两种类型的运动通过一个五杆机构复合后,可得到柔性输出运动.本文对混合输入五杆机构进行了逆运动学分析和动力学建模.为了实现对连续时变轨迹的跟踪任务,该系统采用计算力矩控制算法对伺服电机的运动进行控制.对混合输入五杆机构实现直线轨迹进行了仿真研究,结果表明了逆运动分析和控制算法的有效性,得到了比较好的轨迹跟踪效果.     

伺服压力机双动肘杆机构的设计与研究

针对伺服机械压力机双动肘杆机构双自由度的特点,采用逆推设计原理对双动肘杆机构的主肘杆系统进行解耦,以滑块下死点作为起点进行设计分析,利用矢量方程解析法与动态静力学方法建立机构运动学与动力学的数学计算模型;采用MATLAB软件优化工具箱对主肘杆系统的运动学与动力学的多目标函数进行优化,得到了满足公称压力行程滑块速度波动小以及所需机构驱动扭矩小的一组参数;采用ADAMS软件对已有的等长肘杆机构、三角肘杆机构以及双动肘杆机构进行建模仿真,并对滑块的运动状态以及曲柄所需扭矩情况进行对比分析,得出双动肘杆机构符合伺服压力机设计要求。     

Theory and application of a combined feedback–feedforward control and disturbance observer in linear motor drive wire-EDM machines

This paper presents a combined two-degree-of-freedom controller and disturbance observer design for a direct drive motion control system actuated by permanent-magnet linear synchronous motors (PMLSM). A feedback controller based on pole-placement design method is proposed to achieve desired tracking performance as well as stabilize the closed-loop system. A newly designed feedforward controller is proposed to reduce tracking errors based on an inverse model of the direct drive system. A digital disturbance observer is implemented to be included in the proposed feedback–feedforward control structure to compensate for nonlinear friction, cogging effects, and external load disturbance. Furthermore, the proposed control scheme has been verified as being internally stable. Experimental results indicate that the proposed controller can achieve a high contouring accuracy of ±0.3 μm as well as provide disturbance rejection and robustness. The maximum contour error of circular trajectory was reduced from 8.5 to 3.2 μm in comparison with proportional-integral-derivative (PID) controller.     

XY平台伺服系统的零相位鲁棒控制

针对直接驱动XY平台伺服系统的位置控制进行设计,考虑到系统的扰动、摩擦等因素引起的误差,采用零相位误差跟踪控制器和干扰观测器相结合的控制方法,通过零相位误差跟踪控制器来减小系统的跟踪误差,并通过干扰观测器来减小扰动对系统的影响,从而同时提高系统的跟踪性能和鲁棒性能。仿真实验结果表明,所提出的控制方案对提高伺服系统的定位精度有一定的作用。     

基于滑模扰动观测器和积分滑模控制器的活塞加速度控制研究

针对活塞加速度精度低的问题,提出具有气动和液压技术优势的新型混合执行控制系统。通过分析电液-气动混合执行控制系统结构,建立电液-气动混合执行器的数学模型。在积分滑模控制器的基础上,结合具有干扰抑制和估算复合扰动能力的滑模扰动观测器,开发滑模扰动观测器-积分滑模控制器的综合控制器;采用MATLAB软件对电液-气动混合执行器进行仿真,并与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。结果表明：采用基于滑模扰动观测器-积分滑模控制器的电液-气动混合执行控制系统可明显提高对方波和正弦加速度信号的跟踪精度,方波响应超调量减少约54%,正弦响应误差减少约65%;该控制系统抗干扰性强,位置跟踪误差较小,可以有效地精确控制活塞加速度,具有较强的鲁棒性     

基于滑模和重复控制的永磁直线同步电机控制

考虑到永磁直线同步电动机(PMLSM)在重复运行过程中会受到由端部效应引起的周期性推力波动和周期性摩擦力以及其他非周期扰动,为提高跟踪精度,文章提出了一种重复控制和滑模变结构控制相结合的PMLSM跟踪控制策略.设计了二阶滑模速度、电流控制器,用于抑制非周期性扰动.滑模控制率采用超螺旋算法,该算法简单易实现,并且能够有效抑制抖动现象.设计PD+重复位置控制器,用于抑制跟踪过程中的周期性扰动.仿真结果表明该策略具有较高跟踪精度,同时具有响应速度快、鲁棒性强的特点.     

基于迭代学习的直驱XY平台抗干扰复合控制

直驱XY平台在微电子封装领域有着广泛应用,针对扰动下难以实现XY平台高精密轨迹跟踪的问题,对双轴运动的轮廓误差模型以及抗扰控制机理进行研究,并提出了有效的控制方法。分析并建立了二维轨迹运动轮廓误差模型,在此基础上,单轴采用基于干扰观测器的双闭环前馈复合控制方式,轴间则利用迭代学习控制率构建基于轮廓误差的位置跟踪控制器进行协调控制。仿真结果表明,相比传统的PID控制,加入干扰观测器的双闭环前馈复合控制能实现更高的位置跟踪精度,且具有更好的抗干扰能力;经过1次迭代学习过程后,最大轮廓误差降低到2~3μm,充分满足高精度XY平台轨迹运动的要求。     

基于改进新型无源观测器的机器人系统控制研究

为解决机器人系统控制稳定性问题,在经典无源观测器方法的基础上,采用改进的新型无源观测器,实现对机器人系统的控制.创建机器人的系统结构模型,外加输入力信号作为控制器的计算信号.针对经典无源观测器会发生能量积累的问题,提出改进的新型无源观测器方法.利用两个新的无源性观测器窗口无源性观测器(WPO)和重置无源性观测器(RPO...     

基于多轴运动控制方法的高速切削复合轨迹研究

为了解决复杂曲面数控加工中的高速数控加工问题,从过程集成控制的角度构建了多轴平滑运动模型、插补控制、位置跟踪等。速度优化模型采用数学方法,构造了加、减速控制。速度预处理中通过简化优化模型,提出了柔性加减速控制算法,并对其进行了优化设计。为了克服高速进给系统的非线性影响,通过引入新的加速度和速度的前馈控制,提出了高速位置跟踪算法;实现了基于双核处理器的嵌入式数控系统,且该结构能保证六轴插补周期的要求。现场数据显示该系统在高速运动平稳性好,能满足叶轮复杂轨迹控制要求等。     

减小PMLSM推力波动的角度补偿方法

永磁直线同步电机(PMLSM)的推力波动与其输入电流紧密相关,为最小化电流误差,提出一种基于Park变换的旋转角度补偿算法,并在其基础上建立PMLSM双闭环滑模变结构控制(SMC)系统。针对SMC控制器引入的抖振问题和系统固有的扰动,设计扰动推力观测器。MATLAB/Simulink联合仿真证明该策略能有效地减小电流误差和电机推力波动。     

电液伺服系统的模糊自适应复合控制研究

电液位置伺服系统的阻尼比较低,造成电液位置伺服系统响应速度慢及跟踪性能较差。为解决此问题,提出一种模糊自适应控制与速度正反馈、加速度负反馈相结合的复合控制策略。通过速度正反馈来提高系统的开环增益,加速度负反馈提高阻尼比,从而提高系统动态响应速度并减小位置误差。利用前馈控制拓宽系统频宽,进一步减小位置跟踪误差。对传统PI控制、模糊PI控制、模糊PI复合控制算法下的系统响应性能进行仿真分析,结果表明:采用所提出的复合控制策略时,系统动态响应速度比模糊PI控制提高约76.9%,比传统PI控制提高约84.2%,其位置跟踪误差几乎为0。     

基于扰动观测器的液压冗余直驱平台同步控制

针对液压冗余直驱运动平台,在考虑时变干扰和双缸耦合的情况下建立了非线性数学模型。为了提高机械强耦合的双缸间的同步性能,提出了基于扰动观测器的分级控制方法,该方法将控制设计分成扰动观测器设计、外环位置控制设计、力的控制分配设计以及内环力控制设计4个环节。首先针对作用于横梁的不确定性负载设计了非线性扰动观测器,然后根据横梁的位置姿态得到横梁运动所需的控制律,在结合控制律的控制分配后得到液压缸的期望驱动力,最后使液压缸具有力发生器的特性。经仿真验证,该控制器可以准确估计出负载力的大小,并且能够实现高精度的同步控制与位置跟踪控制。