基于摩擦模糊建模与补偿的机器人低速控制

针对摩擦引起机器人低速时运动性能恶化、作业精确度变差的问题,提出考虑负载力矩影响的摩擦模糊建模方法及模糊自适应鲁棒控制策略。通过摩擦测量实验,提取关节摩擦随负载力矩变化的特征,并提出一种扩展摩擦模型以描述关节摩擦特性。为克服固定补偿难以处理摩擦不确定性的弱点,引入模糊逻辑系统逼近摩擦现象,并实现模型的线性化以设计自适应学习机制。在此基础上,设计模糊自适应鲁棒控制算法,该算法采用前馈的方式补偿关节摩擦的影响,自适应项实现参数的在线调整,并根据系统中不确定性的界,设计鲁棒控制项以保证系统的鲁棒性。对比实验结果表明,所提出的摩擦模型与控制算法使关节最大跟踪误差可控制在0.005°以内,与未考虑负载力矩影响的控制器相比,平均跟踪误差和最大跟踪误差分别降低了25%、14.55%。     

基于切换系统理论的伺服转台摩擦建模与补偿

为了降低非线性摩擦因素对伺服转台的影响,提高系统的跟踪性能,本文提出了一种基于切换理论的伺服转台摩擦建模和补偿方法。该模型用LuGre摩擦模型和Stribeck摩擦模型分别表征在启动阶段和平稳运行工况下转台内部的摩擦特性。首先采用遗传算法分别辨识模型动静态参数,然后以转台速度和刚鬃形变的程度作为切换条件,基于切换系统理论获得的摩擦模型,最后在原有PID控制的基础上结合摩擦补偿,实现基于切换摩擦模型的复合控制。未加入补偿时的动态跟踪误差平均值约为0.01425 rad/s,而加上补偿之后速度跟踪误差平均值降低为0.00192 rad/s,对补偿前后的跟踪数据进行残差分析的结果也证明了该模型的有效性。实验结果表明该切换摩擦模型能直观、精确地描述伺服转台的摩擦特性,基于该摩擦模型的反馈补偿能减小系统的跟踪误差,提高系统的跟踪性能。     

基于观测器的伺服系统低速摩擦补偿分析

针对两种不同的非线性摩擦观测器,推导了基于无刷直流电动机非线性模型的零速度时间隔△Ｔ解析表达式,通过仿真证实,利用基于库仑摩擦模型的摩擦观测器可以有效地改善系统的低速控制性能。     

交流伺服控制系统的刚性自适应补偿技术

为解决交流伺服控制系统在数控加工中由机床振动导致的定位精度不高的问题,提出一种基于特征建模、系统辨识和线性二次型调节器(LQR)的交流伺服控制系统刚性自适应补偿方法.该方法在线辨识得到机床的特征模型,利用状态观测器和LQR设计全状态反馈控制律,从而可有效抑制机床弱刚性对位置闭环控制的干扰.在系统辨识方面,提出一种基于特征值分析的扩展变步长最小均方误差算法(EVLMS),并与归一化最小均方误差算法(NLMS)和带遗忘因子递推最小二乘算法(RLS)进行了比较.分析和实验表明,与传统的比例积分微分(PID)位置闭环控制相比,此处提出的自适应补偿技术能有效抑制假性振动对位置闭环控制的干扰,可以提高交流伺服控制系统的动态性能和稳态精度.     

永磁同步伺服控制系统死区效应补偿方法

对永磁同步电动机控制系统逆变开关的死区效应进行分析。利用平均电压误差补偿法来补偿死区效应,并针对电流零位钳位现象,对平均误差电压补偿法进行改进,采用交、直轴电压来判断定子电流扇区并选择误差补偿电压分量的方法来补偿死区效应产生的定子电流畸变。     

应用VB6.0实现串口控制伺服运动系统

介绍一种基于微机和单片机的伺服控制系统,利用上、下位机控制运动控制芯片LM629,实现直流电动机位置伺服控制.程序采用模块化设计,通过PC机实现各功能设置.     

全闭环伺服驱动系统位置控制通信延时补偿技术

现代数控系统通常采用数控装置负责计算、伺服驱动器负责执行的结构理念,二者间的总线数据交互不可避免地存在通信延时,尤其在高速进给的应用场合中,为了避免由通信延时引起的超调及控制精度降低的问题,该文对全闭环数控系统时延问题展开研究。首先,基于双位置反馈控制架构,建立含通信延时的全闭环伺服驱动系统模型,采用频率根轨迹分析方法,分析通信延时对系统稳定性的影响,指出延时补偿的必要性。为了更好地对通信延时进行补偿,研究并设计Smith预估补偿器,分析Smith预估补偿器在应用中存在的模型失配问题,在此基础上,总结模型误差来源。最后,结合扰动观测器理论,设计基于扰动观测器的通信扰动观测补偿策略,解决模型失配问题在通信延时补偿中的影响,提高延时补偿方法的适用性和简易性。通过仿真验证所提算法的有效性。     

交流伺服运动系统的开发

由于我国功率电子技术和微控制器技术的滞后发展，阻碍了交流伺服技术的研究和推广。本文首先概述了我国交流伺服技术发展过程，提出交流伺服运动系统的概念，旨在探索适合我国国情的技术开发路线，加快通用交流伺服电机及其驱动系统的开发，并指出交流伺服运动系统目前应解决的技术问题，最后通过开发实例，具体阐明永磁同步伺服电机、驱动器、控制器和传感器的内在联系。     

交流伺服运动系统的开发

由于我国功率电子技术和微控制器技术的滞后发展,阻碍了交流伺服技术的研究和推广.本文首先概述了我国交流伺服技术发展过程,提出交流伺服运动系统的概念,旨在探索适合我国国情的技术开发路线,加快通用交流伺服电机及其区动系统的开发,并指出交流伺服运动系统目前应解决的技术问题,最后通过开发实例,具体阐明永磁同步伺服电机、驱动器、控制器和传感器的内在联系.     

基于摩擦补偿的伺服转台自抗扰控制策略研究

摩擦非线性扰动是影响伺服跟踪系统控制性能的主要因素之一。为提高转台伺服系统的跟踪性能,提出了一种基于Elastoplastic摩擦模型的改进自抗扰控制方法。首先,建立了转台伺服系统的状态空间模型;其次,采用Elastoplastic摩擦模型描述系统中的非线性摩擦扰动,并用遗传算法辨识了模型参数;最后,基于辨识获得的Elastoplastic摩擦模型,将位置误差和速度误差作为不同的参数分别应用到扩张状态观测器,设计了一种改进型自抗扰控制器。未引入摩擦补偿时的速度跟踪误差平均值约为0.0024 rad/s,而加入补偿后的速度跟踪误差平均值减少为0.00147 rad/s。仿真和实验结果表明,本文提出的控制方案能够提高转台伺服系统的跟踪性能,验证了所提出控制方法的有效性和鲁棒性。     

X-Y数控工作台的摩擦补偿控制

X-Y工作台是数控机床的关键功能部件,其定位精度和跟踪精度直接影响零件的加工精度和表面质量。针对非线性摩擦对工作台运动性能的影响,基于分段连续系统理论,提出了一种递归控制算法并对算法的收敛性进行了分析,该方法无需进行系统参数辨识和摩擦模型辨识,仅需通过位置测量信息即可实现对工作台的高精度控制。实验结果表明,所设计的递归控制算法能够有效补偿伺服系统中的非线性摩擦,实现了X-Y数控工作台的高精度控制。     

高精度机电伺服控制系统

采用一种新型的多模态PID控制与模糊控制相结合算法的控制方法实现高精度机电伺服控制系统。详细介绍了控制系统采用的硬件结构和位置环、电流环和速度环三闭环控制方法。     

光电跟踪系统低速干扰力矩动态补偿

研究了光电跟踪系统低速干扰的动态补偿方法。对影响系统低速性能的两个主要干扰源，即摩擦力矩干扰和电机波动力矩干扰进行了理论分析和实验测试。针对低速干扰力矩的特点，分别采用了基于和不基于摩擦模型的动态补偿方法，并进行了实验验证。两种方法实时性强，简单易实现。     

控制受限的直流伺服系统非线性摩擦补偿

针对机电位置伺服系统实际运行时不可测摩擦状态和控制输入限制问题,设计了一种基于辅助系统的鲁棒饱和补偿跟踪策略。该控制策略将包含未知外摩擦状态项视为未知输入,构造不可测摩擦状态观测器。为了解决输入控制受限问题,基于辅助系统设计鲁棒饱和补偿控制器,把它考虑到自适应鲁棒控制器设计进行补偿。仿真和实验结果表明,该补偿策略提高了直流伺服系统的精度,为该类伺服系统高性能控制的分析与设计提供一种理论参考。     

水平连铸变频伺服控制系统

介绍了变频伺服控制系统的组成、SIMODRIVE变频系统功能及特点以及在水平连铸机上的应用 ,实践表明利用变频伺服控制设计或改造的控制系统具有良好的动态性能和较高的控制精度。     

基于预见前馈补偿的直线永磁同步电动机的位置伺服控制系统

在数控机床、机器人等轨迹跟踪问题中,未来目标轨迹信息对提高跟踪精度具有十分重要的意义。本文设计的基于预见前馈补偿的位置控制器,充分利用未来信息,能够克服模型误差等干扰,通过仿真实验结果验证了该方法的可行性和良好的控制效果。     

考虑模型不确定性的基于分解控制直流电机系统的摩擦补偿方法

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和电机波动力矩，为提高转台摇摆状态位置跟踪精度，该文基于分解控制的设计方法提出了一种新的鲁棒自适应摩擦补偿方法。该设计具有积分形式的自适应补偿器来补偿常值的可参数化的摩擦模型不确定性，而设计鲁棒补偿器来补偿不可参数化的摩擦模型不确定性。最后综合两种补偿器形成完整的补偿控制律。Lyapunov方法证明了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪性能，仿真结果证实了该补偿方法对高精度运动曲线跟踪的有效性。     

交流伺服运动系统的两种控制结构

交流伺服运动系统的概念从系统集成的角度提出了加快永磁交流伺服电机系统的开发策略。本文遵循这一概念，将交流伺服运动系统的控制结构划分为集中控制式和分布控制式，然后阐述并比较控制器和驱动器在两种控制结构中的功能，基于数字信号处理器(DSP)，介绍两种控制结构的设计方案。     

交流伺服运动系统的两种控制结构

交流伺服运动系统的概念从系统集成的角度提出了加快永磁交流伺服电机系统的开发策略.本文遵循这一概念,将交流伺服运动系统的控制结构划分为集中控制式和分布控制式,然后阐述并比较控制器和驱动器在两种控制结构中的功能,基于数字信号处理器(DSP),介绍两种控制结构的设计方案.     

基于多采样率控制的伺服系统摩擦补偿研究

摩擦是造成伺服系统在低速、速度换向等条件下精度严重下降的强非线性因素之一。采用基于模型的摩擦补偿可以有效地预测摩擦力,并实现误差补偿。在高速、高加速度的条件下,换向时摩擦变化剧烈,且过渡时间较短,采用单采样率控制补偿器结构很难实现较好的补偿效果,因此提出一种基于多采样率的摩擦补偿器结构。该补偿器利用伺服系统多环、多采样率的结构特点和指令轨迹细化方法,在不改变系统控制器结构和稳定性的条件下,通过分离前馈补偿器和反馈控制器的采样周期,以实现更为精细的前馈摩擦补偿量计算。实验结果表明,多采样率摩擦补偿器结构能够充分利用伺服控制器的结构特点和摩擦模型的预测结果,而且避免了复杂控制器的设计过程,取得了更有效的摩擦误差补偿效果。