带有摩擦前馈补偿的伺服控制器设计的研究

为了克服系统摩擦给系统带来的稳态误差和低速爬行问题,利用控制策略来补偿摩擦非线性对系统运动的负面影响是降低摩擦非线性负面影响的有效且节俭的途径。首先对交流伺服驱动的工作台进给系统进行了摩擦力测量实验,根据实验数据,建立了用于摩擦补偿控制的简化Stribeck摩擦力模型。由于XY工作台进给传动机构中存在的伺服滞后和摩擦是降低工作台位置跟踪精度两个主要因素,所以一个完整的前馈补偿方案应该包括两个部分:摩擦前馈补偿器和命令前馈补偿器。分别对命令前馈控制器和摩擦前馈补偿控制器进行了理论设计,借助于现有的GT-400运动控制器的功能,添加摩擦力补偿模块提升了工作台的跟踪精度,并和没有前馈补偿的传统控制器进行了对比研究,实验结果表明带有命令前馈和摩擦前馈的控制方案能取得更好的控制性能。

交流伺服进给系统的模型仿真与参数辨识

实际生产中各环节的微小变化都将需要伺服系统控制参数的及时调整以保证系统运行的平稳、准确,为便于研究控制参数调整对系统的影响,在分析了交流永磁伺服进给系统一般性组成的基础上,对系统中的机械传动装置、永磁同步电动机及检测反馈器件分别建立了数学模型,并针对市售永磁同步电动机的非开放性进行了基于实测数据的速度控制模型参数辨识,所得到的电动机参数经过验证证明了该辨识方法的可行性。搭建了交流永磁伺服进给系统的整体仿真模型,并进行了仿真实验,仿真实验结果与实测结果吻合,证明了该模型的正确性。

智能复合控制的交流伺服系统研究

根据交流伺服系统高精度要求,以传统PID控制为主要控制方式,并融合经典控制理论中的前馈控制和神经网络参数自整定控制技术各自的优点,设计了一种智能复合控制的交流伺服系统,并且分析了该控制策略的可行性。仿真结果表明该控制策略的控制效果明显优于传统微分前馈控制,为开发高精度的交流伺服系统提供了借鉴。

永磁交流伺服系统中速度环的优化设计

针对永磁交流伺服系统中速度环的设计,分析了采用传统PI调节器的不足之处,进而引出变结构思想以提高伺服系统的快速响应能力。该方法虽能保证系统的快速响应,但速度超调不可避免,为此引入了微分负反馈,以提高抑制超调量的性能。但微分负反馈的引入会影响伺服系统的制动效果,使电机出现"爬行"现象。利用变结构与微分负反馈结合的方法可避免"爬行"现象的发生。仿真和实验均证明,采用带微分负反馈的变结构PI调节器,可使系统既有较快的响应速度,又能明显地抑制伺服系统的速度超调,还能解决电机制动时的"爬行"问题。

基于交流伺服电机的推拉丝送丝系统研究

为了减小焊接过程中的热输入和飞溅,设计了高频率推拉丝送丝系统。介绍了以Lenze交流伺服电机为核心的推拉丝送丝系统的组成、工作原理以及设计过程。对设计的送丝系统进行了大量送丝试验以及用高速摄像观测了送丝过程。实验结果表明,设计的推拉丝系统可以实现稳定的高频率(50Hz以上)推拉送丝,该系统与数字控制弧焊电源相匹配,即可实现低能量输入GMAW功能。

龙门铣床模糊神经元自适应加权PID控制的研究

针对德国WALDR ICH COBURG公司的SINUMER IL 8M数控龙门铣的控制系统及电气控制柜,提出了用西门子CNC控制交流伺服进给系统进行改造的方案。利用定子电流的滞环宽度模糊控制,及模糊神经元自适应加权PID直流电流控制方法。从功能上实现速度、力矩同步功能;附件头自动交换;制作用户画面,以方便附件头的更换及故障处理。完成了电气驱动系统的改造,也满足了实时性的要求。在此基础上进行的仿真及实验表明所设计的智能控制系统具有良好的控制性能。

宏/微结合双驱动进给控制系统的建模与仿真研究

采用宏/微结合双驱动进给系统能使系统在大行程范围内具有较高的定位精度。本文设计的宏/微结合双驱动进给系统,由交流伺服电机驱动滚珠丝杠作为宏动机构,压电陶瓷驱动柔性铰链工作台作为微动机构。分别对宏动机构和微动机构进行了数学建模。采用双伺服环控制策略,由宏动机构跟踪输入信号,由精密光栅尺检测宏动机构的实际位移进行反馈构成内伺服环;微动机构将宏动机构的跟踪误差作为输入信号,实时进行补偿,构成外伺服环,实现了宏/微结合双驱动进给系统的连续跟踪控制。最后进行了仿真研究,仿真结果表明跟踪幅值为1mm频率为0.4Hz的正弦曲线,采用宏/微结合双驱动进给系统比只采用宏动机构跟踪误差由±1.6μm减小到了±6nm。

2m望远镜主轴交流伺服控制系统设计

为了满足2m口径望远镜低速跟踪精度的要求,本文主要介绍了基于永磁同步力矩电机的望远镜交流伺服控制系统设计方法,首先,辨识出了系统结构的频率特性曲线;其次,根据系统的频率特性曲线设计了结构滤波器,以减小结构模态引起的谐振幅值;然后,根据系统的控制性能指标要求,设计了位置回路控制器和前馈控制器,以提高系统的位置跟踪性能;最后,在设计的硬件平台上进行了望远镜转台的低速控制实验。实验结果显示,当望远镜跟踪斜率为0.36″/s的位置斜坡曲线时,速度平稳性较好,位置跟踪误差RMS为0.006 1″,实现了极低速度跟踪的效果;在速度为5°/s,加速度为2°/s2条件下的正弦引导最大误差值为0.3″,稳态误差RMS值为0.066″。实验结果表明,2m口径望远镜交流伺服系统的设计满足了系统跟踪精度的要求,为大型望远镜交流伺服控制系统的设计提供了一定的参考。

曲轴磨床模糊神经元自适应PID控制研究

针对德国NAXOS公司的SINUMERIK-8系统、610驱动及曲轴磨床的电机控制系统、电气控制柜,提出了用西门子CNC控制交流伺服进给系统进行改造的方案。利用定子电流的滞环宽度模糊控制,及模糊神经元自适应加权PID直流电流控制方法,实现了对砂轮不平衡进行补偿;用MARPOSS测量仪控制,保证工件磨削精度和进给安全。完成了电气驱动系统的改造,也满足了实时性的要求。在此基础上进行的仿真及实验表明,所设计的智能控制系统具有良好的控制性能。

基于FPGA的交流伺服高精度反馈系统

利用FPGA高速并行处理的特点,设计了一种基于FPGA的交流伺服高精度反馈系统。给出了系统设计的总体思路,并设计实现了位置环、速度环和电流环反馈信息的高速高精度采集,将设计的系统应用于1 kW永磁同步电机交流伺服平台上进行试验。试验结果表明:该系统能克服DSP无法完成算法控制和反馈信息采集同时进行的缺陷,改善了反馈信息采集的实时性和精确度,有效地提高了交流伺服的带宽和总体性能。

基于IRMCK201芯片和DSP的交流伺服系统设计

高速数字信号处理芯片TMS320F2812和交流电机控制芯片IRMCK201配合使用,构成了永磁同步电机交流伺服系统。设计了系统的硬件结构,包括主电路、控制电路、辅助电路。介绍了基于DSP的带前馈的数字位置环软件算法,结果表明:该系统达到了良好控制功能,缩短了开发周期。

交流伺服系统控制器参数在线自整定

为提高交流伺服系统位置环动态响应速度和伺服系统的易用性,采用比例+速度/加速度前馈补偿的位置控制器复合结构,并通过基于标准传递函数的频域法实现伺服系统速度环控制器参数和位置环控制器参数在线自整定。仿真结果表明,位置环复合控制器具有预先设计的动态性能,在线整定控制器参数可以保证控制器动态性能的一致性,伺服系统速度和位置响应跟随效果好,频域自整定策略具有可行性与有效性。

基于伺服电机稳态进给下进给力与电流的关系

介绍了数控珩磨机伺服电机驱动珩磨油石的进给过程,提出利用电流间接检测珩磨油石进给力。建立珩磨油石进给力与伺服电机电流之间的传递数学模型,并运用软件仿真、验证,为交流伺服电机驱动珩磨机在稳态下的恒速进给加工提供理论依据。

SC125大型CNC数控车床控制系统的改造

针对罗马尼亚SC12 5大型数控立车主轴定位分度系统问题 ,提出了用西门子CNC控制交流伺服进给系统进行改造的方案 ,并进行了有关硬件和软件设计 ,完成了主轴分度定位控制的高性能数控机床的改造 ,使该立车具有七种工作模式 ,实现车削与铣削为一体的两种控制方式。通过误差补偿达到了较高定位精度。完成了电气驱动系统的改造。

大型数控立车SC125控制系统的改造

针对ＳＣ１２５大型数控立车主轴定位分度系统问题，提出了用西门子ＣＮＣ控制交流 伺服进给系统进行改造的方案，并进行了有关硬件和软件设计，完成了主轴分度定位控制的高 性能数控机床的改造，使该立车具有７种工作模式，实现车削与铣削为一体的两种控制方式．运 行证明：通过误差补偿达到了较高定位精度，并完成了电气驱动系统的改造．

神经网络前馈逆控制在交流伺服系统中的应用

基于逆系统的思想和前馈控制理论 ,采用前馈神经网络的学习结构和相关的快速训练方法 ,设计出一种闭环前馈逆控制交流伺服系统 。

自动供胶系统在复合滤嘴成型机中的改进与应用

以供胶系统方式的改进为例,介绍了复合滤嘴成型机中所应用的交流伺服控制系统的基本结构、伺服电机的工作特性及其性能优点。采用交流伺服驱动代替传统的重力机构,实现供胶电机速度与主电机速度的比例同步驱动。增强机器的控制精度与稳定性。

某高速供弹装置用交流伺服驱动控制策略研究

针对某高速供弹装置用交流伺服驱动的控制策略问题,对PMSM(永磁同步电机)的控制方式FOC(磁场导向控制)和DTC(直接转矩控制)、PMSM数学模型、矢量控制理论以及PMSM"相电流重构"技术等方面进行了研究,对PMSM的FOC和DTC两种主流控制方式以及几种主流的全区域电流采样及相电流重构的方法进行了归纳与比较,选取FOC+SVPWM作为系统的控制方式,提出了一种新的相电流重构的策略"固定时间有效矢量插入法",利用Matlab/Simulink对PMSM的相电流进行仿真分析并搭建实验平台进行测试。研究结果表明,采用"固定时间有效矢量插入法"能够避免PWM的不对称输出,可在全区域内进行电流重构而且电流波形畸变率只有5.35%。实验验证了FOC+SVPWM的控制策略是可行并且正确的,为交流伺服驱动高速供弹装置的进一步研究奠定了良好的基础。

SC125 型数控立车主轴定位分度系统及电气驱动系统的改造

针对罗马尼亚ＳＣ１２５大型数控立车主轴定位分度系统问题，提出了用西门子ＣＮＣ交流伺服进给系统进行改造的方案，并进行了有关硬件和软件设计，完成了主轴分度定位控制的高性能数控机床的改造，使该立车具有七种工作模式，实现了车削与铣削为一体的两种控制方式，通过误差补偿达到了较高定位精度。完成了电气驱动系统的改造。

浅谈MCP800数控铣床进给伺服系统改造

随着数控技术的发展,直流进给伺服系统已逐步被交流驱动系统所取代。一些早期的数控机床的进给伺服系统所采用的都是直流伺服,这些设备不但故障频繁而且运行成本越来越高,而其机械部分却仍然具有很高的使用价值。于是,这些机床的较好的选择就是进行改造。