微型欠阻尼转台的高精度高响应控制方法研究

针对一种通过电磁线圈吸附扭簧旋转变形而偏转的微型欠阻尼转台难以进行高精度和高响应控制的难题,根据被控对象的结构特性,建立转台伺服系统的数学模型,采用“位置-电流”双闭环的控制方法对位置环、电流环进行闭环控制;在电流环加入位置微分反馈,增加系统的速度阻尼以抑制系统欠阻尼振荡;借助FPGA的高速并行运算能力,同时结合输入前馈控制方法以提升系统的响应速度;分析选用经典线性控制策略来作为线圈的驱动方式,从根本上避免电流波动,进一步提升控制算法的控制精度。最后,对系统的位置环动静态跟踪能力进行了实验验证。研究结果表明,采用该设计的控制算法,系统可满足500Hz@0.01°的角度动态特性,0.0001°的静态控制精度,极大提升了该微型欠阻尼转台的响应速度和控制精度。

基于永磁同步电机驱动的螺钉旋拧过程控制研究

针对电动旋拧螺钉工具在旋拧螺钉过程出现的空转、卡滞以及速度波动问题,设计开发一套控制系统,对工具的运动过程进行控制。在旋拧启动阶段,采用矢量控制和谐波电流抑制相结合的方法,在矢量控制的基础上增加谐波电流环以减小PMSM的速度波动;在旋拧密接阶段,使用基于卡尔曼滤波的负载转矩观测器,完成对负载的观测及补偿以提高密接阶段的平稳性。通过实验证明,该控制系统可以带动工具完成旋拧螺钉的功能,与常规控制方法相比,在启动阶段电机速度波动幅度降低了50%,在密接阶段电机速度波动幅度降低了30%,机构振动幅度大为减小。