高速高精运动平台谐振分析与抑制研究

针对直线电机直接驱动的高速高精运动平台的谐振问题,对高速高精运动平台的控制系统模型、伺服动刚度模型、移动部件质量、在线辨识算法和积分谐振控制(IRC)谐振抑制方法等内容进行了研究,提出了一种基于递推最小二乘辨识算法在线辨识谐振模型以及IRC抑制谐振的控制方案,构建了高速高精运动平台伺服控制系统模型和伺服动刚度模型,在仿真模型的基础上研究了移动部件质量的变化对系统伺服动刚度的影响,考虑控制系统伺服动刚度对谐振的影响,利用在线辨识算法获取到的谐振模型参数设计了IRC抑制系统谐振。研究结果表明,该控制方案对系统伺服动刚度不足造成的谐振现象具有较好的抑制效果,能大大提高系统动态性能。     

数控滚齿机伺服控制系统的性能优化研究

以数控滚齿机伺服控制系统为研究对象,分析了系统的结构组成和工作原理,建立了驱动系统控制器的数学模型,在传统控制算法基础上,选用PI交叉耦合控制算法,开展了伺服控制系统加载状态下的仿真分析研究。结果表明:与传统控制算法相比,基于PI交叉耦合控制算法的伺服控制系统具有更高的控制精度,能更加有效地控制和降低数控机床的同步误差,保证了数控机床的加工精度;同时,在数控机床驱动系统设计过程中,可参考此算法对控制系统进行设计优化。该研究实现了传统控制算法的理论突破,对数控滚齿机伺服控制系统的性能优化设计具有重要的参考意义。     

曲轴非圆磨削中基于差分进化算法的变参数交叉耦合轮廓控制

曲轴非圆磨削通常采用补偿单轴伺服跟踪误差的方法来提高连杆颈轮廓加工精度,但磨削运动中大惯量砂轮架会严重影响伺服系统的高速响应性,导致单轴伺服跟踪误差补偿轮廓误差效果不理想.因此引入双轴联动交叉耦合控制思想,首先工件旋转轴与砂轮架直线轴的联动运动被近似为两根直线轴联动,并建立曲轴非圆磨削轮廓误差模型,在此模型基础上设计交叉耦合控制系统.为了弥补这种近似对非线性轨迹控制带来的不足,研究分段变参数的交叉耦合控制策略,并以工件轮廓误差最小为目标,采用差分进化(Differential evolution,DE)算法逐段对控制器参数进行优化.仿真实例结合试验表明:在基于DE算法优化的变参数交叉耦合控制下,曲轴非圆磨削理论轮廓精度较普通比例微分和积分控制或交叉耦合控制有所提高.     

基于轮廓误差估计模型的双轴同步控制策略

针对由伺服参数不匹配及外部扰动引起的双轴运动中不同步现象,提出将给定进给速度比下两轴间的同步控制问题转换为二维轮廓控制问题。通过几何分析获得同步误差与轮廓误差之间的关系,并基于等效切线轮廓误差估计模型,提出一种新型双轴交叉耦合同步控制策略。在自主开发的直线型双轴运动控制实验平台上进行同步控制实验,实验结果表明:无论是等速同步运动还是非等速同步运动,在伺服增益不匹配及摩擦扰动影响下,所提出的新型交叉耦合同步控制策略能有效减少同步误差的产生。     

基于Kinect的全向移动平台视觉伺服控制研究

针对移动机器人的交互控制进行研究,利用Kinect相机获取的人体特征点信息用于全向移动平台的视觉伺服控制中。首先,对完整约束下的移动平台构型进行设计,构建平台的正逆运动学模型;其次,分析基于图像的视觉伺服控制模型,得到图像空间中特征点与笛卡尔空间平台的运动关系;再次,对伺服控制系统进行设计,提出交互中特征点的提取及选取方式,给出雅可比矩阵的深度值估计方法,讨论偏差的增益值组合对平台运动的影响;最后,选择符合条件的一组增益值对上述控制算法进行仿真,分析仿真结果,验证了控制算法的可行性。     

重复控制及其在变速非圆车削中的应用

为了提高变速非圆车削中直线伺服单元的跟踪精度和鲁棒性 ,建立了变速非圆车削的进给驱动直线电机、运动控制目标函数、主轴变速、切削力等的数学模型 ,分析了主轴变速精度对直线伺服单元控制的影响。应用重复控制理论设计了适于直线伺服单元的重复控制器 ,给出了详细的设计过程和稳定性分析 ,对控制器的性能进行了仿真分析。结果表明 ,基于重复控制的直线伺服单元能很好地跟踪变速非圆车削中刀具运动的目标值 ,能抑制波动的切削力对跟踪精度的影响。     

一种足式移动机器人的混合视觉伺服控制方法

针对一种配有单目相机的足式移动机器人,提出一种基于图像单应性的混合视觉伺服方法,利用单应性矩阵中的元素构造状态变量估计估计机器人相对位姿,使机器人在缺乏深度信息的情况下可准确到达目标位姿。相较于轮式移动机器人,在足式机器人移动过程中,足式机构的间歇性运动直接影响机器人视觉反馈过程和伺服控制系统的准确性和稳定性。为解决这一问题,通过分析足式机构运动学并建立足式机器人移动速度与电机转速的映射关系,使控制器可以更准确地调整机器人运动速度。考虑到足式机构运动对视觉反馈环节的影响,提出一种改进型自适应中值滤波算法提高位姿估计精度。伺服环节设计了滑模控制器,并采用李雅普诺夫方法证明了控制系统的稳定性。最后,利用CoppeliaSim软件搭建足式移动机器人虚拟模型,通过仿真验证了所提出控制方案的可行性与有效性。     

路形模拟器电液伺服阀控缸建模及其非线性PID控制

介绍道路模拟器国内外发展现状及主要应用,针对模拟器商用化提出基于路形的轮耦合道路模拟器;简介路形模拟器原理并建立单通道电液伺服阀控制非对称液压缸的数学模型,通过SIMULINK分析单通道系统的动静态特性,对比线性PID及非线性PID控制系统特性,表明非线性PID控制单通道系统响应精度高且响应速度快。     

交叉耦合算法的超精密数控机床伺服控制

超精密加工的轮廓精度控制直接影响到工件的加工精度,交叉耦合控制算法通过对两轴进行协调而影响轮廓控制精度。文章在分析超精密数控机床误差模型的基础上,将变增益交叉耦合控制算法引入超精密空机床的伺服控制,实验结果表明：变增益交叉耦合控制算法可以在不改变位置环的情况下,有效地提高系统的轮廓精度。     

三类伺服阀控制电液负载模拟器的研究

建立了三类伺服阀(流量伺服阀、压力伺服阀、流量-压力伺服阀)控制的电液负载模拟器数学模型,分析了它们加载和克服多余力矩的机理,并进行了仿真和实验研究,为设计和选用被动式电液伺服加载系统中的伺服阀,更好地克服多余力矩以提高系统性能提供了依据。