一阶系统模型参考自适应辨识及位置控制

针对新建系统或负载变化导致的模型参数不确定问题,对交流伺服系统进行研究,提出模型参考自适应辨识(model reference adaptive identification,MRAI)算法,对一阶系统模型参数进行在线辨识。首先对一阶系统进行数学模型构建,然后根据李雅普诺夫(Lyapunov)稳定理论选择参考模型,并设计自适应控制律,在此基础上对一阶系统进行模型参数在线辨识。当参数收敛后,根据系统要求的自然频率和阻尼比,在线设计位置控制器参数,并进行跟踪定位控制。仿真和实验结果表明,模型参考自适应在线辨识算法能快速精准地辨识出系统模型参数,通过在线设计控制器参数实现了对参考信号的快速跟踪。

基于WNN参数整定的ADRC在火箭炮伺服系统中的应用

针对多管火箭炮交流伺服系统存在变负载、强耦合和不确定性扰动等非线性问题,提出一种优化型小波神经网络自抗扰控制器(WNN-ADRC)。简化电流环节得到被控系统的数学模型,将小波神经网络(waveletneural network,WNN)嵌入自抗扰控制器中进行参数整定,利用分层调整学习速率的方法优化小波神经网络的学习算法得到WNN-ADRC,采用WNN-ADRC控制火箭炮伺服系统,实现对非线性特性的精准估计和补偿。数值仿真结果表明:相对于传统的自抗扰控制器,WNN-ADRC能改善伺服系统的静态响应和动态性能,具有响应速度快、控制精度高的优点。

钠冷快堆新组件装载机控制系统设计

新组件装载机是钠冷快堆新组件工艺运输系统中的关键设备,主要实现组件的抓取、插入及转移工作。为了实现高效、精确地抓取和释放组件,根据设备控制要求设计了一套主要由西门子PLC及数字交流伺服控制器组成的半闭环交流伺服控制系统,其主要功能是对装载机执行机构进行驱动控制、设备内外部联锁保护、各种信息的显示和存储以及报警等,最终实现组件的抓取、转移和释放。

高响应交流永磁伺服系统快速电流环带宽扩展方法

交流永磁伺服控制系统中现有电流采样和脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)占空比更新的方法延迟时间较长,在一定程度上会影响电机的电流环带宽和动态特性;针对该问题,建立了电流环闭环系统数学模型,分析了电流环的内部延迟和影响电流环带宽的因素,在此基础上提出了一种通过改进电流采样与PWM更新时间的电流环带宽扩展方法。该方法通过提前PWM占空比更新时机来降低电流采样和PWM占空比更新之间的延迟,减小信号传输滞后,从而扩展电流环系统的闭环带宽,提高系统响应速度。仿真与实验结果表明,相比现有电流采样方法,采用新方法的交流永磁伺服控制系统的电流环具有更宽的带宽和更高的动态响应能力,从而提高了交流伺服系统的动态响应能力和稳态精度。该方法可为交流伺服系统在机器人、高端智能装备等对响应速度和定位精度要求较高领域的应用提供参考。

新型双主轴搅拌摩擦焊设备结构可靠性研究

为了实现厚板铝合金等轻量化板材的高效高可靠连接,双主轴搅拌摩擦焊技术应运而生,但是目前适用于双主轴搅拌摩擦焊接的设备并不成熟。针对双主轴搅拌摩擦焊技术,设计了一种新型双主轴搅拌摩擦焊设备,利用ANSYS Workbench软件对所设计设备的机身和主轴进行了静力学分析,校核了机身和主轴的刚度与强度,并通过模态分析研究了设备的振动响应特性,验证了设备的结构可靠性。结果表明:在额定工况下,机身最大形变量0.55 mm,主轴安装位置形变量约0.20 mm;主轴最大形变量1.73μm,最大应变1.97×10^(-4),最大应力20.64 MPa。机身以及主轴的强度与刚度均满足双主轴搅拌摩擦焊连接工艺需求。主轴安装位置和丝杠等重要位置最大应力约20 MPa,远小于机身材料的许用应力。机身的1阶固有频率为53.58 Hz,主轴的1阶固有频率为3 387.0 Hz,避开了电机的工作频率,设备工作过程中振动稳定,不会发生共振现象。

静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计检测电路研究

静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计量程宽、稳定性高,具有广阔的应用前景。测量电路是保证静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计性能的关键因素。采用交流激励式检测方法,设计了一种微小电容检测电路,并利用软件仿真和实验测试进行验证。结果表明,该电路能够快速检测微小电容并将其转换为直流电压信号,分辨率为0.33 V/pF。此外,抗驱动电压干扰测试表明,该电路能够在1~100 V范围的直流驱动电压下正常工作,电容测量的输出电压最大标准差为0.010 249 V,并且具有优异的稳定性。

永磁同步电动机位置伺服系统

永磁同步电动机容易控制,动态特性好,适用于中小功率的高性能伺服场合。该文设计了用于机器人关节驱动的永磁同步电机位置伺服系统,研究了改进的变参数PID的控制方法,实验证明它是一种经典实用,性能很好的控制策略。

基于扰动观测器的PMSM交流伺服系统低速控制

针对交流伺服系统中通常采用的MT法测速在低速时存在的问题,采用了自适应扰动测器以获得低速下的连续转速,并利用波波夫超稳定性理论给出了一种简单的自适应律。该方法能实时观测负载转矩扰动和低速时的连续速度变化,计算量小。仿真和实验结果表明,应用该方法在低速情况下较之传统MT法测速具有良好的控制效果。

基于前馈控制的交流伺服系统高速定位控制

在要求高速、快响应的交流伺服定位系统中,采用普通PID控制很难实现高速定位。在位置环、速度环和电流环的三闭环PID伺服控制系统的基础上,引入电流环和速度环的前馈控制来提高定位控制的性能。通过仿真验证了前馈控制在指令信号跟踪方面的良好效果,然后设计出试验系统,进行了与普通PID伺服控制系统的对比试验。结果表明,引入前馈控制的PID伺服控制系统可以实现交流伺服系统的高速定位控制。

交流伺服系统模糊滑模控制器设计

针对交流伺服系统的位置控制 ,设计出一种新型滑模控制器 ,以前馈信号作为平均控制 ,采用模糊推理来调节开关控制的幅度。仿真研究表明 ,该控制器能较好地实现对指令信号的跟踪 ,具有较强的抗参数摄动和抗干扰能力 ,表现出良好的控制性能。

基于遗传整定的永磁交流伺服系统模糊免疫PID控制器

提出了一种基于遗传整定的模糊免疫PID控制器,并将其应用于永磁交流伺服系统之中。该控制方法将生物免疫反馈机理与模糊控制相结合,由一个常规的PID控制器和一个免疫型比例控制器顺序串联实现,其中免疫比例控制器的非线性函数由模糊推理实现,PID及免疫比例控制器中的参数由遗传算法实现自寻优。利用功能强大的仿真工具Matlab/Simulink对交流伺服系统进行仿真,控制器算法简单,易于实现。结果表明,该控制方法具有响应速度快、鲁棒性强等优点,显著提高了系统性能。

交流伺服系统的二自由度内模控制

基于内模控制理论 ,针对交流伺服系统提出了一种二自由度PID控制方法。所设计的二自由度PID控制器 ,仅有两个可调参数 ,而且被调参数与系统的性能直接相关。理论分析和仿真实验结果表明 ,该控制器可以使系统同时具有良好的位置跟随性能、抗干扰性能和鲁棒性。

开放式数控系统的发展现状及其趋势

数控机床是现代科技发展的产物,也是现代工业发展的动力,但各国发展很不平衡,没有形成统一的标准.通过深入了解各国数控机床的发展现状及趋势,总结出数控机床的发展方向.经过认真分析总结得到:模块化、网络化、智能和柔性化是现代数控系统的主要特点;高度的集成化,体积小巧,但“智商”很高,是未来控制系统的发展方向.通过对近几十年来的数控系统进行归纳和分析,得出通用化和专用化是数控系统的两条发展主线,而且互为依存,相互发展.

新型纸箱包装机PLC控制系统设计

基于已设计的机械及气动系统,选择欧姆龙公司CP1H-X40DT-D PLC研制纸箱包装机控制系统。并进行了I/O点分配、PLC外部接线图及程序控制流程图设计,实现了纸板供送、待装箱产品输送、纸箱装箱成形、喷胶封箱整形等工作过程的自动控制。具有很高的可靠性和性价比。

基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制

为了减小负载转矩扰动和系统参数摄动对永磁同步电机控制系统的影响,提出了一种基于卡尔曼滤波器的自适应滑模速度控制器。该控制器由自适应律估计参数摄动项,用卡尔曼滤波器估计外部扰动项。设计了含积分作用的滑模面,以保证电机转速的无静差跟踪;采用了指数趋近律,以提高趋近速度并削弱抖振。卡尔曼滤波器估计得到的系统外部扰动前馈补偿至控制器的输出,用于有效降低滑模控制器的不连续切换项造成的系统抖振。实验结果显示:跟踪设定的600r/min转速时,控制器稳态转速精度达到±1r/min。电机在以600r/min稳速运行时,设计的控制器在1.6N·m的外部转矩扰动下的最大转速波动比传统PI控制器的转速波动减小了2%。仿真分析和实验数据表明基于卡尔曼滤波器的自适应滑模控制器对交流伺服控制系统具有较强的抗扰动性、鲁棒性以及良好的稳态性能。

1100kN伺服曲柄压力机控制系统研究

用交流伺服电机取代普通异步感应电机,并取消飞轮、离合器、制动器等耗能部件,开发了智能化、柔性化新型曲柄压力机。介绍了该压力机控制系统的特点:开放式应用工艺程序库,具有远程监控功能,可实现滑块下死点精度、润滑、过载、操作安全等方面的自动控制;介绍了控制系统硬件和PLC软件流程。控制软件采用了模块化的程序设计,便于维护,可移植性好。

PID控制器参数的遗传算法优化设计

提出一种交流伺服系统速度控制器的设计方法，即将控制器设计问题作为一参数优化问题，采用遗传算法对ＰＩＤ控制器参数进行优化．仿真实验结果表明，利用此方法设计出的速度控制器具有优良的伺服性能．

曲柄压力机能耗分析与节能途径

传统曲柄压力机的电机-飞轮的刚性驱动方式与锻压工况周期尖峰负荷极不匹配,导致效率低下,能耗高。本文分析了曲柄压力机的各个能耗环节,提出了多种节能途径。采用交流伺服电机驱动,既可大大提高曲柄压力机的性能,又是解决曲柄压力机能耗问题的最有效方法。以浅拉深工艺为例,分析比较了伺服压力机和普通压力机耗能情况,结果表明,相对普通压力机来说,伺服压力机节能达到46.3%。在1100 kN普通压力机和伺服压力机上进行了实际能耗对比试验,在试验条件下,连续行程和单次行程的节能效果分别达到60%和69%。

基于推力观测器的直线式交流伺服系统滑模变结构控制

针对直线式直接驱动交流伺服系统，提出了一种新型滑模变结构控制方案。通过负载推力观测器的设计和扰动的前馈补偿，有效地削弱了变结构控制产生的抖振。在系统滑模设计中，采用积分补偿法进一步削弱系统的抖振。仿真和实验结果表明，该方案不但克服了直线式永磁同步机推力波动对系统性能的影响，而且对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性。

基于PLC的电子送经和电子卷取控制系统

为提高电子送经和电子卷取系统在国产织机上的普及度,进而提高织物的质量,设计了一种可以用较低成本完成所需控制功能的电子送经和电子卷取控制系统。该系统根据织机主轴角度选择合适的采样时间,采集有效的经纱张力信号;利用PLC内置的PID控制功能和位置功能,在PLC的软件设计中应用数字PID控制的部分成果,结合交流伺服系统,以高分辨率精确、快速地控制伺服电机的转速和方向,保证纺织过程中经纱张力均匀。多次打纬试验证明,该电子送经和电子卷取控制系统运行稳定,响应速度较快,经纱张力恒定。