高精度时栅转台控制系统设计（英文）

为了提高时栅转台控制系统的位置检测精度,提出了一种以卡尔曼滤波和PI控制融合的控制方法,并在此基础上设计了高精度伺服控制系统。该方法利用卡尔曼滤波预测实现PI控制器的参数预测自适应整定,控制系统以则采用以电流环作为内环、位置环为外环的双闭环控制结构和时栅传感器为转台位移反馈部件,同时,以ARM(LPC2124)为控制核心,结合电源电路、SP3232串口通信等硬件电路实现卡尔曼滤波和PI控制相融合的控制方法。经实验测试,设计的时栅转台伺服系统具有运动稳定可靠性,位置检测精度在-0. 8″～1. 2″范围内,满足高精度时栅转台控制系统的精度要求。     

时栅传感器在铣床数控改造中的应用

为了实现对普通铣床的数控化改造,采用时栅传感器作为位置反馈传感器,通过以ARM为微处理器的嵌入式系统实现对铣床的运动轴进行闭环控制.并为铣床的工作台增加了一个内部安装有圆时栅的数控转台.论文介绍了改造过程以及利用数控转台加工直线、圆弧和椭圆的方法,并对其加工误差进行了分析.实践证明,改造后的铣床数控系统不仅提高了加工精度和效率,而且还提高了加工的灵活性.新型的时栅传感器为企业技术改造和数控加工系统的生产提供了一种高精度、低成本的解决途径.     

基于双闭环结构的线切割机自动分度加工控制系统研究与设计

针对时栅产品化过程中普通线切割机加工回转分度精度不足,人工操作效率低的问题,提出了利用自制的时栅分度转台结合嵌入式系统技术,研究并开发了一套线切割机自动分度加工控制系统。该系统以双微控制器为基础,形成双闭环控制结构。局部闭环实现加工系统的自动分度定位,而系统闭环实现整个系统按工序自动分度和自动加工。实际应用表明,该控制系统不仅能够完成高精度分度加工,而且能够实现无人值守自动加工,大大提高生产效率,降低生产成本。     

基于Cortex-M4的环面蜗杆检测仪的全闭环控制系统（英文）

针对环面蜗杆检测仪系统控制及定位精度的需要,采用Cortex-M4作为主控制器,控制步进电机驱动载物台运动,步进电机采用闭环控制。光栅尺实时检测XYZ导轨的位置信息,并把光栅信号作为反馈信号,构成闭环运动控制系统,实现坐标系中XYZ轴的运动和时栅转台旋转的高精度定位。步进电机的驱动采用软硬件细分方法,克服了步进电机爬行和丢步现象。实验表明:该系统采用全闭环控制、步进电机软硬件细分方法,实现了三坐标轴±2μm的精密定位,保证了环面蜗杆检测仪的准确测量。     

基于Cortex-M4的环面蜗杆检测仪的全闭环控制系统

针对环面蜗杆检测仪系统控制及定位精度的需要,采用Cortex M4作为主控制器,控制步进电机驱动载物台运动,步进电机采用闭环控制。光栅尺实时检测XYZ导轨的位置信息,并把光栅信号作为反馈信号,构成闭环运动控制系统,实现坐标系中XYZ轴的运动和时栅转台旋转的高精度定位。步进电机的驱动采用软硬件细分方法,克服了步进电机爬行和丢步现象。实验表明：该系统采用全闭环控制、步进电机软硬件细分方法,实现了三坐标轴±2 μm 的精密定位,保证了环面蜗杆检测仪的准确测量。     

交流伺服系统串级控制器应用设计

针对交流伺服系统高速、高精度的要求,以28X系列DSP为控制芯片,提出一种主副回路串级控制方法.速度环采用PI控制,消除系统稳态误差和提高系统响应速度;位置环采用二阶前馈比例控制,改善系统动态跟踪精度.通过不同工况下的实验研究,确定主副回路控制器的参数.结果表明,所设计的串级控制器能够保证伺服系统的动态性能.     

直线时栅位移传感器正交激励信号源设计

时栅激励信号质量直接影响时栅磁场运动匀速性,进而决定时栅位移测量精度,因而研究高精度时栅激励信号源对于提高时栅传感器测量精度具有重要意义。针对直线时栅传感器对正交激励信号高质量的要求,采用直接频率合成技术设计满足要求的正交激励信号源。并且设计了一种有源带通滤波器用来消除干扰,提高信号质量。设计的正交激励信号具有幅值和频率可任意调节,并且具有精度较高,设计简单方便的特点。通过FPGA芯片将时栅传感器激励信号源与信号处理电路的一体化设计,最大限度地缩小时栅信号处理电路体积,并提高工作可靠性。仿真和实验结果证明了设计的有效性。这种设计方法可广泛应用于许多需要高质量激励信号的应用场合。     

直线时栅位移传感器正交激励信号源设计（英文）

时栅激励信号质量直接影响时栅磁场运动匀速性,进而决定时栅位移测量精度,因而研究高精度时栅激励信号源对于提高时栅传感器测量精度具有重要意义。针对直线时栅传感器对正交激励信号高质量的要求,采用直接频率合成技术设计满足要求的正交激励信号源。并且设计了一种有源带通滤波器用来消除干扰,提高信号质量。设计的正交激励信号具有幅值和频率可任意调节,并且具有精度较高,设计简单方便的特点。通过FPGA芯片将时栅传感器激励信号源与信号处理电路的一体化设计,最大限度地缩小时栅信号处理电路体积,并提高工作可靠性。仿真和实验结果证明了设计的有效性。这种设计方法可广泛应用于许多需要高质量激励信号的应用场合。     

基于卡尔曼滤波的UWB与里程计融合定位方法

针对轮式里程计误差随时间累积和UWB数据抖动以及非视距问题导致的粗大误差,提出一种基于卡尔曼滤波的数据融合方法,有望在单片机上实现长时高精度定位。该方法使用里程计对UWB数据进行非视距情况判断,然后使用卡尔曼滤波算法对里程计和UWB数据进行不同信赖度下的融合,再使用融合后的数据对里程计数据进行累计误差修正以提高系统长时间运行的精度和稳定性。仿真和实验结果表明:系统可以检测到UWB的视距状态,同时能对里程计数据进行修正,在具有非视距的环境下,融合后的数据较只用UWB数据的稳定性提高了90.5%,精度提高了59.2%,实现了长时间高精度可靠定位。     

基于模糊PID算法的高精度转台控制系统研究

以高精度转台控制系统为研究对象,围绕其控制框架与策略,提出基于模糊PID的直接闭环控制方法。建立步进电机模糊PID控制模型,对系统进行MATLAB仿真分析,验证了模糊PID控制在步进电机直接闭环控制系统中的优越性;为了解决传统控制方式中步进电机丢步、转台启动抖动和运行漂移等问题,以绝对光栅尺位置误差和误差率作为输入量进行了闭环模糊PID控制,进一步减小了误差。实验结果表明:该方法在提高回转定位精度方面具有显著的优势,同时保证了系统的可靠性。     

蜗杆驱动数控转台传动机构研究

分析蜗杆在数控转台的应用及其机械传动原理和控制原理,以及齿侧间隙的调整方法。推导数控转台蜗轮、蜗杆、支承轴承受力的计算公式。研究齿轮和蜗杆传动机构误差及蜗轮偏心装配对数控转台精度的影响。介绍了激光干涉仪法检测数控转台精度的检测原理和方法。研究内容为数控转台蜗杆传动机构和轴承的受力计算提供方法,为数控转台的精度设计、调试、检测提供参考。     

塑件质量的BP神经网络智能控制研究

设计了一个多输入多输出的BP神经网络程序,依据正交试验设计训练样本,实现了注射成型产品多质量目标的高精度预测;应用质量控制环和工艺控制环构建的注射成型自适应控制系统可实现对产品质量的自适应调整,提高了实际生产效率,降低了废品率。     

一种牙盘式分度转台的优化设计

介绍一种改进牙盘式数控转台的设计过程。对芯轴进行创新设计,采用弹性约束方式,将芯轴浮于油缸的活塞孔中,在双联牙盘啮合过程中保证芯轴可随动摆动,转台升降旋转过程不再受芯轴同轴精度影响,使牙盘副完全自定心啮合,转台精度与牙盘副精度高度一致,保证主机构工作过程的同心性。采用双导程蜗杆实现消隙,增加传动系统精准性及使用寿命;应用双联牙盘实现定位及锁紧,由圆周360个齿牙啮合的均布化实现最小分度为1°,依靠凸齿、凹齿啮合实现自动调心,确保定位精度。对牙盘进行强度校核,对最大夹持力和载荷进行计算。设计一种新型到位检测机构,为转台工作时牙盘分离和啮合的位置到达进行检测。最后进行几何精度调试及测量,对定位精度和重复定位精度进行检测与分析,验证设计的正确性。     

基于DSP的数字化软开关弧焊电源

设计了基于DSP的数字化IGBT软开关弧焊电源,给出了移相式双零软开关PWM全桥逆变数字主电路和以DSP为控制核心的数字化控制系统的设计方法。移相全桥软开关PWM变换器结合了PWM技术和软开关技术的优点;数字化闭环控制系统以DSP为控制核心,采用PI控制算法,用软件的方法实现电源特性控制、焊接参数的调整控制等。     

基于CPLD的无刷直流电机全硬件PI控制系统设计

针对传统软件控制方式运行速度慢、精度低、抗干扰能力差、成本高等问题,提出了一种以复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)为核心的无刷直流电机全硬件PI控制系统,详细分析了控制系统组成电路的工作原理,通过仿真和实验验证了各电路的可行性。同时,建立了连续的PI控制器和离散的PI控制器的模型,并运用MATLAB进行仿真测试,仿真结果表明相比于离散的PI控制器,连续的PI控制具有更高的响应速度和抗干扰能力。控制系统采用梯形换向控制的策略,配合33kHz的PWM控制,以达到理想的控制效果。最后搭建实验平台,实验结果表明控制系统具有良好的控制性能。     

一种简便的转台运动误差标定方法研究

针对转台的六项运动误差,设计了一种简便易行的检测方法。通过TESA测头的组合,实现了转台沿x、y、z三个方向的跳动误差以及绕x、y轴偏摆误差的精确检测,通过光电自准直仪与多面棱体的组合,实现了转台分度误差的高效高精度测量。结果表明:该方法简单、可靠、成本低。在多次测量的过程中,转台的分度误差测量精度可达到2"以内,转台跳动测量误差小于3μm。同时,每个测量点位偏摆的测量误差基本上都控制在千分之一以内。     

电液位置伺服系统的模糊预测函数控制

针对电液位置伺服系统的非线性、参数时变性等突出问题,提出了一种新型模糊预测函数控制方法.它将预测函数控制和具有参数自调整的模糊控制进行综合来共同控制电液位置伺服系统,并且根据控制系统的位置偏差和偏差变化率,利用放大倍数对模糊控制器的参数进行在线修改.仿真结果表明,采用该控制方法设计的控制器满足系统对快速性和稳态精度的要求,系统具有较强的鲁棒性和抗干扰性,能够实现复杂系统的有效控制.     

一种新型数字化逆变式等离子切割电源

介绍了以TMS320LF2407数据处理器(DSP)和P89C52双芯结构为控刺核心的逆变式等离子切割电源系统,包括系统构成、电源主电路、控制电路和时序控制系统等.针对切割电源工作过程中可能会出现的过/欠电压、过电流等问题.设计了专用的保护电路与吸收网络.结合电源系统具有时变性和非线性的特性,阐述了软件进行输出波形控制的基本方案以及预测PI控制算法.进行了切割厚度与最佳切割速度关系实验,结果表明,以DSP和P89C52双芯结构为核心的预测PI控制逆变式等离子切割电源系统具有良好的控制性能,且电路简单,调试方便.     

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.     

高精度多工位转台的研制

如今国内转台重复定位精度较低,而且质量较重,载荷较小,这给小型化、机动性带来非常大的困难,针对这一问题文章采用了推力气缸锥形销定位方案,研究了一种高效高精度的加工操作转台,该转台能够实现高精度控制,具有多个工位可以进行加工,以完成不同加工位置、不同加工工序或不同加工位置同步加工的功能.