基于特征模型的5阶关节伺服系统扰动补偿策略

针对工业机器人关节伺服系统负载时变和模型不确定性问题,提出将线性扩张状态观测器和基于特征模型的全系数自适应控制相结合的控制策略。建立双惯量柔性关节动力学模型并得到关节伺服系统5阶扩张状态方程。基于该模型设计5阶线性扩张状态观测器,通过该观测器估计系统总扰动并进行扰动补偿,并证明观测器收敛性。基于特征建模的方法,通过实验数据和梯度下降法对特征参数进行辨识,并基于参数值设计全系数自适应控制律,将该控制律结合线性扩张状态观测器设计一种控制策略,对系统进行精确控制。实验结果表明,新的控制策略使系统在变负载扰动工况下的定位精度达到0.003°,正弦信号跟踪误差保持在0.92°以内,系统具有较强的鲁棒性和控制精度。

B样条过渡的二维柱塞泵空间凸轮轨道机构运动特性多目标优化

空间凸轮机构作为二维柱塞泵实现二维运动的关键机构,其从动件运动特性决定了二维柱塞泵的工作特性。以5次B样条曲线作为无停歇运动规律的过渡曲线,建立其数学模型,使用多目标遗传算法以最大无因次速度和加速度作为优化目标对运动规律进行多目标优化,获得Pareto解集。优化实例结果表明,5次B样条曲线作为无停歇运动规律的过渡段,可以构造出高阶连续且可调的无停歇运动规律,多目标遗传算法可实现对B样条过渡段的多目标优化,获得凸轮综合性能良好的运动规律。

三支点叉车转向齿轮设计及动力学仿真

为获得三支点叉车转向时,转向齿轮的动力学变化规律,提出基于Hertz理论和虚拟样机仿真的方法.考虑叉车转向的实际情况对助力转向与回正过程中齿轮的转角、角速度、角加速度、圆周力、径向力、轴向力、法向载荷的变化规律进行了仿真研究.结果表明:运用Hertz理论和虚拟样机方法可以有效实现对EPS系统转向齿轮啮合的动力学研究,从而为电动助力转向系统的设计与改进提供理论支持及参考.

基于DSP的液压变量泵数据采集系统设计

液压泵瞬态特性的测量控制直接关系到液压传动系统的控制性能,基于DSP芯片嵌入式系统能够满足对液压泵工作特性参量的实时采集和信号处理的需求。论文分析设计了基于DSP芯片的液压泵(压力、扭矩、转速)的采集硬件模块和外围电路,编制系统各功能模块的测试软件。经实际运行,证明该系统能够对液压试验台的各个参数进行准确的采集。

径向液压泵柱塞副接触应力的分析

径向液压泵的柱塞副在工作过程中做复合运动,即柱塞沿缸孔做往复直线运动,同时柱塞绕转子转动,因而受到附加科氏惯性力的影响。考虑摩擦力、惯性力等综合因素,对柱塞副的受力情况进行建模。分析了柱塞长度、滚子半径等参数的变化对柱塞所受的正压力、应变、摩擦力、压力角的影响。计算结果表明高压时柱塞副受力急剧增大。得出了在柱塞副上设置复合垫圈、增大柱塞长度、增大滚子半径有助于减小接触应力等的结论。

径向柱塞泵定子与滚柱间最小油膜厚度研究

滚柱式径向柱塞泵定子与滚柱间润滑属于弹性流体动力润滑 ,文章推导了滚柱极径的变化所引起卷吸速度的相应变化 ,通过对压力、偏心和滚柱诸元素变化对油膜的影响 ,应用matlab对油膜进行了仿真 。

混合式步进电动机结构参数智能协同优化

为了探究混合式步进电动机关键结构参数对其静态转矩的影响规律,找寻最优设计方案,提出一种基于正交试验、反向传播(Back Propagation,BP)神经网络和遗传算法的智能协同优化方法。通过对电机的磁路分析与ANSYS Maxwell-3D有限元仿真,讨论了电机结构和运行参数对输出转矩的影响,并据此对电机的气隙g、齿宽比bt/t、齿高ht和转子壁厚hr进行协同优化,采用电机的最大静转矩Tm作为优化目标,运用智能协同优化方法得到最优解,并对优化结果进行有限元验证。结果表明:优化结果与仿真结果相近,最大静态转矩相对误差为4.8%,最优结构参数为:g=0.1 mm,bt/t=0.37,ht=0.84 mm,hr=2.5 mm。

基于遗传算法的永磁同步电机自抗扰控制

永磁同步电机常用的PID控制方式存在超调、抗扰动性能差等缺点。为了降低扰动对PMSM系统性能的影响,采用自抗扰控制方法,将系统固有扰动、因参数和负载等变化产生的扰动归为总和扰动,通过扩张状态观测器对系统状态和总扰动进行估计,并将观测值实时反馈给具有鲁棒性的控制器,从而抑制系统扰动,并用遗传算法优化自抗扰控制器ESO的部分参数。仿真表明:采用遗传算法优化的自抗扰控制提高了系统的响应速度和精度,有效抑制了扰动对PMSM跟踪精度的影响,实验也验证了系统的抗负载扰动性能优于PID控制,系统的鲁棒性强。

新型旋转比例电-机械转换器静态特性研究

针对传统旋转电-机械转换器静态特性线性度不高、工作范围小的问题,设计了一种新型旋转比例电-机械转换器,采用磁路解析、Maxwell 3D静磁场有限元分析和实验测试等方法研究了旋转比例电-机械转换器的静态特性,并加工了样机,进行了相关实验研究。实验结果表明,电-机械转换器工作范围为-5~5°,最大输出力矩约为±252 m N·m,具有正的磁弹簧刚度,实验与仿真的差值集中在9.6 m N·m以内,相对误差基本小于6%;电-机械转换器具有良好的重复精度,转角-力矩特性曲线非线性误差小于1.5%,滞环小于3.5%,电流-力矩特性曲线具有很好的线性度及较小的滞环,测试结果与仿真结果基本一致。

基于惯量估计的工业机器人关节伺服系统变增益自抗扰控制

针对工业机器人关节伺服系统存在时变负载和模型不确定性问题,提出了基于惯量估计的变增益自抗扰控制策略。首先,建立了关节伺服系统数学模型,并通过频域分析,得到了关节伺服系统二阶状态方程。为了削弱扰动和不确定参数的影响,设计了线性扩张状态观测器,利用自适应的方法估计惯量,同时结合鲁棒和滑模控制以保持系统稳定性,并对该控制策略进行了仿真和实验研究。实验结果表明,在该控制策略下,电机端正弦信号跟踪误差小于0.2 rad,在负载扰动下位置误差小于0.03 rad,较之单一自抗扰控制误差大约减小了40%,具有较强的抗扰动性,提高了关节伺服系统的控制精度和动态性能。

基于模糊PI控制的PMSM驱动控制系统

针对PI参数自整定存在控制系统数学模型的精确度、整定效率低和优化时间长的问题,提出一种基于模糊控制的参数自整定的优化策略。以伺服控制系统的数学模型为基础,根据模糊控制的基本原理,设计PMSM的速度模糊PI控制器。然后根据矢量控制原理,在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建PMSM控制系统的模型,并对PMSM控制系统进行了仿真。仿真结果表明:在传统PI控制的基础上增加参数自整定是正确和有效的,能使伺服系统具有较强的负载抗扰性和良好的动态跟踪性能。

基于PLC与RFID的物流自动分拣系统设计

针对物流分拣过程工况复杂、控制点数多以及设备分布分散等特点,设计开发了基于PLC与RFID的自动分拣系统,详细介绍了该自动分拣系统的软硬件结构、控制系统的网络结构与软硬件配置过程,提出了基于数组映射的计数分拣法。实践表明,该系统运行平稳、安全可靠,提升了物流分拣过程的自动控制水平。

工业CT检测中小缺陷定量方法

工程应用中采用工业电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)技术对金属材料内部缺陷进行检测,基于等值面分割法对缺陷进行尺寸测量,然而该方法存在小缺陷定量精度低、稳定性差等问题。对此提出了一种利用CT图像局部区域灰度变异系数表征小缺陷尺寸的方法。首先,设计制作不同穿透厚度、缺陷直径(通孔)的对比试块,对其进行CT检测获得模拟小缺陷断层图像,分析图像局部灰度特征,确定变异系数与小缺陷尺寸的对应关系,建立缺陷尺寸定量方法,并与半高宽法、等值面分割法相比较。研究结果表明:变异系数与小缺陷当量尺寸的相关系数稳定在0.99以上,基于变异系数定量方法的精度及稳定性高、操作简便、实用性强,是作为小缺陷定量检测的有效途径之一。

嵌入式技术在裂纹图像采集中的应用

以图像法应用与裂纹检测为背景,就裂纹图像采集中摄像头的自动调节控制技术,基于LPC2148硬件平台和μC/OS嵌入式操作系统软件平台,提出了摄像头云台控制系统的实现方案。并对各模块功能进行了详细的论述,重点研究了步进电机的控制算法,实现了裂纹图像的实时和精确采集。

叶片泵噪音阶跃消除方法的研究

定子过渡曲线特性直接影响叶片泵噪音和噪音阶跃的产生 ,通过比较、分析各曲线的运动特性及对曲线进行了优化 。

基于改进的前馈补偿自抗扰控制伺服系统转速特性研究

针对永磁同步电机转速性能差和转矩脉动的问题,对PMSM的转速启动响应特性、系统输出转矩、转矩脉动对系统的稳态特性的影响等方面进行了研究。为了提高系统响应时间和转速运行的平稳性,采用了基于改进的前馈补偿自抗扰控制策略,建立了伺服系统数学模型和运动方程,设计了速度环和电流环控制策略;利用扩张状态观测器(ESO)对转速和系统扰动进行了实时估计,并对其参数进行了修正;采用加速度前馈补偿对PMSM的扰动进行了补偿,运用专家控制思想,对比例和积分系数进行了调节;利用Matlab对理论分析进行了仿真,在测控机上对改进前后转速响应时间、转矩输出以及抗扰动性进行了测试。研究结果表明:改进后的控制策略能够实现转速快速响应和更好的稳态精度,系统输出转矩稳定、抗扰动性强。

行走机械静压传动系统的建模与仿真

介绍了行走机械静压传动系统的工作原理,建立了静压传动系统的数学模型。利用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK构建了静压传动系统的仿真模型,获得了反映系统性能的仿真曲线,为静压传动系统的设计、参数的选择以及性能的改进提供了理论依据。

基于DSP的工业平缝机伺服控制系统

以工业平缝机伺服控制系统为研究对象,基于永磁同步电机数学模型和磁场定向控制原理,提出了一种基于DSP芯片MC56F8255的伺服控制系统。对系统整体控制方案进行了分析,设计了驱动电路、信号检测电路等,完成了M/T测速法、积分分离PID控制算法等软件开发。仿真与实验结果表明,该伺服控制系统响应速度快、超调量小、稳态精度高。

基于MC56F84789的PMSM伺服控制系统设计

目前,在数控机床、自动化生产线、工业机器人等应用场合,以永磁同步电机(PMSM)为控制对象的全数字交流伺服系统正逐步取代直流伺服系统。为了提高永磁同步电机控制器的控制性能,设计开发了基于飞思卡尔32位的MC56F84789型DSP的永磁同步电机数字化矢量控制器。MC56F8479包含各种先进的高速、高精度外设。文中介绍了PMSM的数学模型和磁场定向矢量控制原理,设计了一套功能完善、实时性好的PMSM交流伺服系统。实验结果表明电流环响应迅速、速度和位置闭环控制无稳态误差,所设计的系统工作可靠,控制速度快。

基于虚拟仪器的电机振动远程监测系统

采用虚拟仪器系统作为开发平台,应用频谱分析和小波分析相结合的方法以及使用DataSocket技术,构建了电机振动远程监测系统。它能够对振动信号进行自动采集及实时数据分析和处理。很好地实现了监测系统的网络化,改善了操作人员的工作环境。实际应用证明,该系统能有效地判断电机振动故障类型和程度,提高了故障诊断效率。