数控机床直线伺服系统IP控制器设计的新方法

对数控机床直线伺服系统IP控制器提出用鲁棒控制理论进行设计的新方法。在建立系统状态空间模型的基础上,将直线伺服系统的IP控制器设计问题归结为标准的H∞控制问题,通过求R iccati不等式的对称正定解得到H∞控制器;而H∞控制器的解析表达式即包含了IP控制器。仿真结果表明,用该方法设计的控制系统具有良好的抑制扰动和跟踪给定的效果,满足数控机床对高性能直线伺服系统控制的要求。

基于粒子群优化算法的STATCOMIP控制器的设计

文章提出一种新的IP(积分-比例)控制器作为STATCOM控制器,并且此IP控制器的使用粒子群优化算法(PSO)进行参数整定。根据ITAE性能指标,将此IP控制器与传统PI控制器进行比较,仿真结果也验证了在STATCOM控制中,新型IP控制器相比于传统PI控制器更为优越的表现。

高可靠LIN控制器IP的设计与实现

LIN虽然为传统总线,但仍大量应用在汽车、智能家居和工业控制等领域。基于此,设计一种高可靠LIN控制器IP。基于AMBA APB3.0标准接口的IP不仅实现了LIN协议规定的数据收发、网络管理等功能,还增加了大量可靠性和安全性相关功能,如错误监测、看门狗、环回自测试、显性电平监控等,通过这些可靠性措施使得IP达到ASIL-B级技术指标要求。针对IP搭建仿真验证环境,完成了SoC级仿真和FPGA原型验证,并基于国内某流片厂商110 nm工艺,完成了逻辑综合,生成了Verilog格式的网表文件。通过测试和逻辑综合分析得出:所提出的控制器IP性能满足协议和设计需求,在110 nm三温三压极限条件最高频率可达625 MHz,逻辑单元约为5 950,等效逻辑门约为10 554,面积为34 676μm2。该IP功能优于对比文献,可直接集成到微控制器MCU、SoC和FPGA设计中,减少设计周期和产品上市时间。

基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器

为减小永磁同步电机传统PI速度控制器的速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,提出一种基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器。采用IP速度控制器,减小了速度超调;将电磁转矩引入到电流调节器的输入端,作为IP速度控制器反馈补偿的控制输入,提高了转速环的抗负载转矩扰动能力。仿真和实验验证了该新型永磁同步电机速度控制器可以有效减小速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,获得很好的速度控制性能。

永磁直线同步伺服系统采用神经网络实现的实时IP位置控制器的在线设计

针对永磁直线同步电机ＰＭＬＳＭ 伺服系统中的诸多不确定性问题， 提出了采用神经网络来实现实时积分－ 比例ＩＰ 位置控制器的在线设计。本文所提出的神经网络结构合理、简单，权值具有明确物理意义和可以在线快速调整的特点， 以便进行实时控制。用由递推最小二乘估计器ＲＬＳ和负载扰动力观测器构成的估计器来估计动子质量、粘滞摩擦系数和负载扰动力。将观测的负载扰动力前馈， 进一步增强系统的鲁棒性。

用于阵列天线连续跟踪的步进电机控制器IP核设计

采用VHDL语言设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的步进电机控制器IP核,并在QuartusⅡ软件中进行了编译和仿真。该控制器采用了控制参数在线计算模块,使得阵列中每台步进电机都可以根据对应单元的相移量推算出各自的升降频曲线及脉冲发送时刻,从而保证阵列中各个电机的转动角度保持一定的关系,同时能有效地降低步进电机失步的风险。该控制器采用编码器反馈信息处理模块,对步进电机失步进行判断和校正。编译结果显示:通过合理设定数据位宽、重复利用乘法器、合理利用相邻脉冲发送间隔,控制器可以有效降低进行实时参数计算时的硬件资源使用量。测试结果表明,该控制器可以实现阵列天线波束连续跟踪。

基于FPGA的微型直流电机控制器IP核设计

为了实现阵列天线波束高效控制和系统小型化,实现多轴微型直流伺服系统达到高速、并行控制,根据NiosⅡ处理器的Avalon总线规范,利用Verilog硬件描述语言,设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的微型直流电机控制器IP核。该控制器采用了有限状态机的方法,分多模块实现硬件控制功能。针对微型直流电机特性,采用了比例-积分-微分(PID)算法、分段控制及启停监测等控制策略。最后利用软件QuartusⅡ及DE0开发板进行了仿真和实验验证,实验表明,该控制器具有响应速度快、定位精度高、可靠性高、体积小等特点,可以可靠地对各路微型直流电机进行独立控制,且控制性能良好,能够实现天线单元快速、准确的相位控制。

永磁交流伺服系统速度控制器优化设计方法

针对永磁同步电机数字控制系统中,电机转速动态过程中出现的由于通常采用PI控制器串联校正来设计速度环而导致的超调和振荡问题,提出了一种速度控制器优化设计方法。在分析了永磁交流伺服系统速度环数学模型的基础上,调整了速度控制器中比例增益的作用位置,构成IP控制器局部反馈校正来设计速度环。根据稳定性和跟随性要求,选取转速偏差指标函数,优化控制器参数设计,同时在控制器设计中增加了anti-windup策略。所设计的控制器,可以获得电机转速的无超调、无振荡快速响应,并具有较强的抗扰动能力。仿真和实验结果验证了设计方法的有效性和可行性。

一种10G以太网控制器IP的结构与应用

本文中介绍的10G以太网MAC控制器IP应用于高性能DSP运行过程中核内产生的大量实时数据的导出,用于远程系统联调。采用了与千兆以太网相同的外形接口,兼容千兆以太网帧格式。10GMAC控制器通过采用4通道32比特并行数据处理,使用156.25Mhz工作频率以及DDR(双边沿)采样方式,获得了10倍于千兆网的带宽。控制器预留可选择的XGMII接口和GMII接口,向下兼容5Gbps、2.5Gbps和1Gbps传输速率,集成了丰富的AMBA总线接口(AXI、APB),满足DMA传输以及对控制器中各配置和状态寄存器(CSR)空间的访问。

自适应变结构的PI控制器设计

针对IP控制系统对连续变化的输入信号响应性能差的缺点,设计了一种自适应变结构PI控制器。首先阐述了传统IP控制器所具有的性能缺陷,在此基础上,构建了变结构PI控制器的结构。最后对系统的响应及抗干扰特性实施了仿真:当输入阶跃信号时,VSPI和IP控制系统的控制效果一致,相较于PI控制系统,不仅转速无超调而且响应的平稳性也更好。当输入连续正弦信号时,VSPI和PI几乎能够无误差跟踪输入信号变化,控制效果明显优于IP控制。系统的抗干扰性能与带宽ω_n取值成反比,而与控制方式无关。

柔性摆臂系统位置IP运动控制策略研究

摆臂系统具有结构柔性、惯量时变等特性,其高速高精的运动性能直接影响装备的运行效率与定位精度。为获得满意的位置控制性能,提出一种无模型柔性摆臂系统运动控制策略。该策略采用IP控制器对柔性摆臂系统进行位置控制,可以减小位置超调,提高摆臂系统的抗干扰能力;利用虚拟参考反馈校正方法,在不用辨识系统模型的情况下整定IP控制器参数。实验结果表明:该策略改善了系统位置动态性能,控制精度高、抗扰动能力强,比常规PI控制效果好。

PMSM神经网络实时IP位置控制

对永磁同步电机 (PMSM )提出了一种基于神经网络的实时IP位置控制方案·根据伺服系统中的IP控制策略 ,利用神经网络的优点设计了神经网络实时IP位置控制器·所设计的神经网络实时IP位置控制器结构简单 ,权值调整计算量小、速度快·同时用混合神经网络作为PMSM系统辨识器 ,用多步预测性能指标函数实现了实时在线训练·理论分析和实验仿真对比研究的结果 ,表明所提出方法具有优越的动态性能和鲁棒性·

直线永磁同步伺服电机H_∞鲁棒位置控制器设计

对于直线永磁同步伺服电机伺服系统，提出了一种高精度的Ｈ∞鲁棒位置控制器．其中，使用 Ｈ∞鲁棒控制理论设计反馈控制器，在保证闭环系统稳定的前提下，抑制模型摄动及外部干扰对系 统的影响，针对被控对象的标称模型设计ＩＰ积分－比例位置控制器，以满足位置系统性能要求．设 计的控制器既保证了系统的鲁棒性，又保证了系统的跟踪性能．仿真结果表明了提出方案的合理性

高精度永磁直线同步伺服系统鲁棒位置控制器的设计

介绍了高精度、微进给永磁直线交流同步电机 (PMLSM )驱动系统鲁棒位置控制器的设计 .首先 ,在空载情况下 ,由静态实验获得非线性摩擦系数模型 ,通过前馈摩擦补偿器补偿非线性摩擦 .其次 ,由递推最小二乘估计器RLS和负载扰动力观测器构成的估计器 ,用它来估计动子质量、粘滞摩擦系数和负载扰动力 .设计积分 比例IP位置控制器以满足跟踪指令和抑制扰动 .将观测的负载扰动力前馈 。

永磁直线同步电机伺服系统位置控制器的设计

介绍通过前馈摩擦补偿器补偿非线性摩擦的永磁直线交流同步电机ＰＭＬＳＭ伺服系统鲁棒ＩＰ积分－比例位置控制器的设计，并将观测的负载扰动力前馈，进一步增强系统的鲁棒性．

无刷直流电机速度控制器改进策略研究

无刷直流电机调速系统中,通常采用的比例积分控制器使电机调速面临着转速的超调量过大或振荡问题。设计一种改进型速度控制器,将常规转速控制器中的比例器设置在转速反馈通道中,构成改进型速度控制器(IP控制器),消除了传统PI控制器速度超调现象。结果表明,该改进型控制器可通过控制器的参数合理设计实现电机转速快速响应和稳态误差控制,达到良好的调速性能,具有简单易于工程化应用的优点。

基于Matlab的直流无刷电机IP控制的设计与仿真

在直流无刷电机调速系统中,针对比例积分控制器的速度环通常面临着超调和振荡问题,提出一种PI控制的优化控制算法,将速度环控制器中比例项移到反馈通道,构成基于IP控制器的速度环。对比PI控制器特性,该方法减小传统PI控制器中微分项的作用,抑制了速度环的振荡因素,电机可以获得无超调的速度响应,且抗扰动能力较强。仿真结果表明了该优化方案有效性,且具有简单易实现优点,可以良好的调速性能。

永磁直线同步电机位置系统的模糊IP控制研究

针对具有电磁推力大、响应快、易于矢量解耦控制的永磁直线同步电机PMLSM,研究高精度位置伺服控制系统的设计,以满足高速加工与高精度微进给加工的需求;考虑被控对象的变化和外界扰动,控制器的参数难于在线修订,设计了一种模糊/积分-比例IP位置控制器;它将具有并联反馈环节的IP控制器与模糊控制器有效结合,根据位置偏差的变化率进行切换,即存在较大输入指令与系统输出偏差较大时采用模糊控制,而系统输出接近于输入指令时则采用IP控制器,从而发挥模糊控制器对变参数系统的自适应性和IP控制器的快速和准确性优势;仿真实验结果表明模糊/IP控制器在稳态精度和动态性能方面优于单纯的IP控制器和模糊控制器,能够满足变参数控制系统的性能指标。

基于交叉耦合应力补偿的双直线电机精密同步控制应用研究

文章针对龙门移动式镗铣床的同步传动问题进行研究 ,采用 2台相同的直线电机作为龙门柱纵向同步进给的驱动机构。 2个子系统的速度环均采用 IP控制器。为了实现速度同步 ,通过检测不同步时横梁上的交叉耦合应力变化 ,对不对称负载进行动态补偿。仿真结果表明这种控制方案对不对称负载具有很强的鲁棒性 。

基于广义预测控制的伺服速度环参数自整定

针对伺服系统速度环在实际操作过程中由外部扰动引起的控制性能紊乱问题,提出了一种基于广义预测控制(GPC)的积分比例(IP)控制器用于伺服系统的速度控制。首先对被控对象进行模型参数辨识,然后由广义预测控制对控制参数进行最优参数计算,将所计算出的控制参数映射于IP控制器内,最后通过与传统比例积分(PI)控制器仿真结果进行对比,验证了此方法的有效性与稳定性,有效提升了交流伺服系统速度环抗扰动能力,此类先进的控制策略对提高永磁同步系统性能提供了新的方法和途径。