焊接机器人控制设计与仿真研究

采用MFC为框架平台设计实现上位机、以DSP控制器为下位机模式设计控制焊接机器人控制系统,其中DSP控制器以TMS320F28335为控制芯片设计外围硬件电路,支持TCP/IP、CAN、RS232等通信方式,控制器与伺服系统之间通过RS232进行连接,采用指令方式控制伺服系统。在Matlab7.0平台上对机器人各关节运动进行实时仿真,验证所设计的控制系统是可行的。     

数控机床伺服系统动态特性的理论分析与仿真研究

运用拉格朗日动力学普遍方程,分别以电气系统电荷量、伺服电机输出转角以及滚珠丝杠扭转角为广义运动坐标,从系统能量的角度,依次建立起伺服控制系统、机械传动系统以及机电偶合系统的动力学模型,分析了伺服控制系统、机械传动系统以及彼此间相互耦合的动态特性,以计算机仿真分析方法为手段,分析比较了不同的控制调节方案以及不同的设计参数对伺服系统动特性所造成的影响,找到了影响机电偶合系统动态性能的关键影响因素和调整方向.对于伺服系统的设计、控制参数合理设置以及保证伺服系统的动力性能具有重要意义.     

油气悬挂实验台控制系统的研究

通过分析伺服系统的设计原理完成对油气悬挂实验台的电液伺服控制系统的建模分析研究,并对控制系统的软件和硬件结构进行相应的分析设计,利用Win CC组态软件编制控制系统软件系统。在运动控制系统基础上进行了位置跟踪试验,结果验证了模糊PID控制器的轨迹规划策略和轨迹跟踪的工程有效性和可行性。     

龙门移动式三维钻床的控制系统设计

针对龙门移动式三维钻床的加工特点,设计了一种基于PLC的三维钻床控制系统.根据龙门移动式三维钻床控制系统的加工任务要求,分析了机床控制系统的主要原理,给出了控制系统的硬件结构和软件流程;建立了PLC与定位模块间的信息通讯模式,设计了定位模块与伺服系统之间的连接线路;给出了基于CPU、定位模块、I/O模块的伺服驱动系统的硬件设计,进行了龙门运动的同步检测,实现了机床龙门和动力头的运动控制.试验表明,该控制系统设计合理、运行可靠.     

磁流变气动位置控制系统的仿真与实验研究

磁流变气动控制技术是克服传统气动伺服系统缺点、提高定位精度和运动平稳性的一种新技术，是一个崭新而前景广阔的研究领域。本文根据磁流变气动控制技术，构建了新型的磁流变气动位置控制系统，建立了其动力机构的数学模型。通过理论仿真与实验，对动力机构进行了性能分析。分析结果表明：采用一定的控制策略后，磁流变气动位置控制系统可以获得较传统气压伺服系统更好的稳定性与定位精度。这也为磁流变技术在气动控制中的应用提供了理论与试验依据。     

一种节能非线性电液伺服系统双层模糊控制方法研究

为了降低电液伺服阀控制系统能量损失,设计了双层模糊控制器,并对电液伺服系统能量进行仿真验证。分析了电液伺服阀模型简图,建立了电液伺服阀动力学模型,推导出比例溢流阀的开启压力与泵压的关系方程式。设计变论域双层模糊控制方法,分别对电液伺服系统负载反馈和输出误差反馈进行在线调节,通过MATLAB软件对控制系统节能效果进行仿真验证,并且与传统PID控制方法进行对比和分析。结果表明:采用传统PID控制方法的电液伺服系统输出误差较大、能量损失较多;采用双层模糊控制方法的电液伺服系统输出误差较小、能量损失较少。采用双层模糊控制方法,能够提高非线性电液伺服系统输出精度,从而有效减小了控制系统的能量损失。     

同周期多轴控制系统研究

由于当前数控系统插补周期与伺服系统控制周期不同,将会导致伺服系统指令响应产生较大振动及有可能产生轮廓误差影响加工精度等不足,基于已研究的移动平均加减速控制算法基础上,提出同周期多轴控制系统,即数控系统插补周期与伺服系统控制周期相同,给出了同周期控制系统实现的软、硬件设计方法,最后通过实验验证了所设计系统的有效性,能够很好地实现指令跟踪,满足同周期控制设计要求.     

基于现场可编程序模拟阵列的PI控制器的直流伺服系统研究

建立直流伺服系统精确模型比较困难,采用传统PI控制器进行控制时系统鲁棒性较差。针对直流伺服系统的控制问题,采用基于现场可编程序模拟阵列的PI控制器实现直流伺服系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。建立了直流伺服系统的数学模型,构造了其运动方程。设计采用继电器和PI控制器并联组合的基于现场可编程序模拟阵列的PI控制系统。采用MATLAB软件对直流伺服系统进行仿真,将仿真结果与传统PI控制器的计算结果进行对比和分析。结果表明:采用基于现场可编程序模拟阵列的PI控制器的直流伺服系统能够产生非超调响应,跟踪性能明显提高,能在0.4 s内快速消除波动,并且所需控制电压减少50%左右。     

基于观测器的直线电机气浮工作台扰动抑制

直线电机伺服系统中,各种外部扰动会直接“零传动”到控制系统,导致伺服系统性能下降,影响运动平台的精度。为了抑制外部干扰对直线电机气浮工作台精度性能的影响,在不增加控制系统硬件的情况下,基于工作台的名义模型,设计了阶次低、易于实现的速度型干扰观测器,通过观测工作台指令速度来观测等效的外部干扰,在控制系统中进行补偿。在直线电机气浮运动平台的控制中,采用上述干扰观测器进行干扰控制实验。实验表明,基于干扰观测器的控制系统对外部扰动具有很强的抑制作用,降低了工作台的定位误差和轨迹跟随误差。     

模糊控制在流体控制系统中的应用

本文介绍了模糊控制在开关式液压控制系统和位置伺服系统以及在气体压力伺服系统中的应用,并对模糊控制器的设计方法及如何减少液压控制系统中的压力冲击进行了分析和研究。     

基于虚拟仪器技术的直流伺服电机控制系统

介绍了一种基于虚拟仪器的直流伺服电机控制系统.其硬件采用基于PC的NIPCI7354运动控制卡产生控制电压信号,NI7774通用运动控制接口连接驱动电机;采用LABVIEW 7图形化编程软件设计操作界面和控制程序,通过调用控制卡中的运动函数库,可以动态控制电机的转速和转向,从而实现了在开环控制状态下同时对不同轴向直流伺服电机的控制.     

基于CAN总线多轴伺服电机的同步控制

研究CAN总线在多轴运动控制系统中的应用。构建基于CAN总线的多轴交流伺服运动控制系统,通过CAN总线进行数据的传输与控制,可以使伺服电机的性能更加稳定,实现多轴伺服电机的同步控制。     

基于OPC协议的高性能伺服压力机控制系统研究

研究了1000kN伺服压力机的控制系统。为了满足伺服压力机大型化发展的需求,机械系统采用双螺杆驱动结构,并通过虚拟主轴同步控制及优化设计机械结构,解决了双电机同步控制难的问题;针对运动曲线设计柔性化、简单化的需求,提出了一种三次样条拟合的曲线规划方法,以实现伺服压力机自定义运动曲线功能;控制系统采用上位PC机与运动控制器的架构模式,通过OPC通讯协议实现PC机与西门子Simotion运动控制器之间的参数传递互联。     

基于EtherCAT网络的三轴伺服控制系统设计

文章以实时以太网EtherCAT技术为基础构建网络结构,组建了一个三轴并联高性能伺服控制系统.硬件设计方面选用了施耐德Ser系列伺服电机和Lexium17D系列伺服驱动器,以及德国倍福公司的ET1100设备系列的运动控制器.软件方面使用Unilink和TwinCat提供运动控制程序运行平台.此系统实时性好、组网简单,可用于复杂加工控制领域中的高性能三轴联动伺服控制.     

伺服压力机位置/压力自动补偿精确运动控制研究

为了满足机械伺服压力机压力精确控制的需求,设计了一种位置/压力自动补偿精确控制的运动控制系统。首先,分析了发那科控制系统位置/压力控制原理;然后,在压力机上设计位置/压力自动补偿运动控制系统,系统通过回归校正算法提高了应变压力传感器的反馈精度,结合发那科伺服电机与控制器实现位置模式和压力模式的平稳切换;最终,实现伺服压力机位置和压力的精确自适应控制。对伺服压力机不同压力负载控制情况下压力反馈曲线和压力与位置的响应特性曲线进行分析,结果表明,本控制系统满足伺服压力机位置与压力控制的精度和稳定性的要求。     

电液伺服多激振器振动台的同步运动控制

本文提出了一种电液伺服多激振器振劝台同步运动控制的新方法。根据重复控制理论设计同步控制器,使各激振器的运动再同参考信号,从而达到多激振器同步运动的目的。研究表明,应用这种方法设计的控制系统可以实现对周期信号或重复信号的多激振器同步运动控制。     

PC-BASED高精度步进式位置伺服系统

ADT850运动控制卡是基于PC机PCI总线的高精度伺服运动控制卡,它作为数控发生装置方便地用于各种运动控制系统中.本文详细地分析了步进式位置伺服系统控制方案并进行了软硬件结构设计.讨论了如何确定系统中步进电机的脉冲频率,从系统的误差和精度方面对系统的性能进行了分析.该系统在对数控系统的研究开发和实验教学中具有广阔的应用前景.     

基于MATLAB的伺服压力机控制系统仿真研究

对曲柄滑块伺服压力机的机构运动和伺服电机的控制系统进行仿真研究,通过机构运动的仿真得到滑块的运动行程曲线,而电机部分的仿真主要基于对永磁同步电机的矢量控制原理进行分析与数学建模。利用Matlab/Simulink平台搭建仿真模型进行仿真实验,验证了所建模型系统符合永磁同步电机的运行特性。最后利用仿真模型给予电机不同的转矩进行仿真实验以获得不同的响应曲线,通过分析电机特性曲线来优化电机的控制策略,进而提高压力机的工作性能。     

基于反馈型自适应鲁棒控制的伺服泵直接驱动电液系统精确运动控制研究

由于传统泵控液压系统存在位置跟踪精度低、频率响应慢的缺点,给精确运动控制造成很多困难。对此,针对伺服电机泵直接驱动电液系统模型的非线性动力学特性和参数不确定性,采用反馈型自适应鲁棒控制（ARC）,实现伺服泵直接驱动电液系统的精确运动控制。建立伺服电机泵直接驱动电液系统的动力学模型,通过非线性泵流量映射重新建立泵的动力学模型。采用反馈型ARC方法进行控制器设计,合成泵的控制输入,使气缸执行器位置跟踪一个期望的轨迹,并对系统模型的位移斜坡响应和伺服泵功率进行实验仿真。结果表明：相比于PID控制,反馈型ARC控制下的位移跟踪误差大幅度降低,伺服泵的平均功率分别降低了55%、26%、63%,峰值功率也有所降低。采用反馈型ARC控制,能够实现有效的模型补偿,使得系统运行稳定,提高系统模型的跟踪性能和鲁棒控制性能。     

利用开关卡尔曼滤波器的目标跟踪技术研究

为了使机器人视觉伺服控制系统的目标跟踪精度得到进一步提高,构建一种基于开关卡尔曼滤波器的视觉伺服控制系统。研究视觉伺服的目标跟踪原理,推导相关的数学模型,并分析跟踪误差产生的原因;针对图像采集和处理引入的延时问题,通过卡尔曼滤波估计得到目标运动的速度信息,以此作为前馈量输入视觉伺服控制器,补偿由于目标运动和延时造成的跟踪误差;为了解决卡尔曼滤波器由于目标运动的突然变化而降低估计性能的问题,引入运动监视器以在目标运动突然变化时发出开关信号并重置卡尔曼滤波器;最后对该算法进行实验与仿真。结果表明:基于卡尔曼滤波器的视觉伺服控制器能把跟踪误差控制在1 mm以内,而开关卡尔曼滤波器能有效地减少因目标运动状态突然变化而产生的跟踪误差。