Blank Holder Force Control System Driven by Servo-Motor

Blank holder force (BHF) control is used to prevent wrinkles of sheet metal in deep drawing process. Based on a novel conception of BHF control technique driven by servo-motor, a new BHF device with six-bar linkage mechanism has been designed and manufactured. Whole control system of the new BHF technique was developed, and the basic structure of the hardware configuration of the system was given. Software analysis, implementation and division of the functional modules have been done. Also, the control software in data acquisition and processing module has been developed in the relevant technology of the BHF control system for the requirements of real-time, stability and accuracy. By the new BHF device combined with the hardware and the software system, the BHF can be regulated accurately variation with the predefined BHF profile in deep drawing process.

永磁伺服系统转速跟踪控制与数据驱动的参数设计方法

在永磁伺服控制系统中,传统的转速控制策略在低频段存在幅值与相位偏差问题,降低了转速跟踪控制精度。为解决该问题,该文提出了一种高精度的转速跟踪控制策略与数据驱动的参数设计方法。主要思路是在转速控制环节串联一个滞后-超前补偿器,用以校正低频段的幅值与相位;以低频段补偿后的幅值及相位误差最小为优化目标,同时约束补偿器在全频带范围内的最大幅值增益和相移,设计了一种数据驱动的补偿器参数优化方法,并对补偿后控制系统的性能进行了分析评估。实验结果表明,基于实验数据所设计的补偿器在转速指令频率小于1 rad/s的低频段区间内,转速跟踪误差小于2 r/min,相较于传统方法控制精度显著提升;在跟踪转速阶跃指令时,该文方法和传统方法的控制效果相当,这说明该文方法在改善低频段跟踪性能的同时,保持了控制系统在中高频段原有的幅频和相频特性。

舵机电液伺服加载系统复合抗扰控制及仿真

为了解决飞机舵机电液加载系统的多余力控制问题,以及其性能受到干扰的影响问题,提出了一种基于数据驱动的包含反馈控制器和前馈控制器的复合抗扰控制方法。首先,设计了一种线性自抗扰控制器(LADRC),利用扩张状态观测器(ESO)对系统的不确定性与所受的多源干扰进行了估计,采用干扰补偿器和反馈控制器对干扰进行了抑制,进而保证了系统的闭环控制性能;接着,通过前馈控制器的调节,提升了系统的暂态和稳态性能;采用了基于数据的带约束的迭代反馈调节方法,通过输入输出试验数据,对控制参数进行了优化,以整定复合抗扰控制器的参数;最后,通过MATLAB/Simulink和AMESim进行了联合仿真,以验证基于数据驱动的复合抗扰控制方法的有效性。研究结果表明:相比于PID控制器,在阶跃响应下,经过迭代反馈调节(IFT)优化的复合抗扰控制方法调节时间缩短了52%,超调缩小了62%,稳态误差降低了20%;相较于传统PID控制方案,在阶跃响应和正弦指令力信号下,基于数据驱动的复合抗扰控制方法系统跟踪误差分别缩小了约32%和73%。

绳索牵引康复机器人控制及仿真研究

康复机器人是典型的人机合作系统.人与机器人在同一物理空间,因此对机器人的柔顺性、安全性提出了严格要求.绳索驱动具有柔顺性好、占空间小、重量轻等特点,不会与人体产生刚性碰撞、冲击,非常适合于康复机器人的驱动控制.由于绳索的柔性使其只能承受拉力,其牵引构成冗余驱动系统,因此绳索位置伺服系统须引入力控制,保证工作时绳索具有一定的张力.针对康复训练机器人的人体骨盆控制问题,设计了基于绳索驱动的伺服控制系统,通过Matlab提供的sisotool进行PI和PD控制器的设计,并对张紧力、位置和二者之间的相互影响进行了仿真分析,证明了绳索驱动适合对骨盆规律的控制,并且可以在其他绳索牵引控制技术上得到应用和推广.

基于模糊PI控制的永磁同步电动机伺服控制器设计

采用模糊PI控制代替传统PI控制的方法 ,以提高永磁同步电动机的控制性能 .该方法通过检测电机转速和定子电流的瞬时值与给定值的偏差和偏差的变化率 ,在线查表选择适当的P、I参数 ,实现了永磁同步电动机的伺服控制 .所有的表格都是通过实践经验制定出来的 .仿真结果表明 ,采用模糊PI控制能够比传统PI控制更加有效地提高系统的响应速度 ,减小电机在暂态和稳态下的转矩脉动 ,以及提高系统运行的稳定性 .

电驱锄草机器人系统设计与试验

根据移栽蔬菜田间锄草作业工况和要求,基于视觉伺服控制技术,设计了电驱锄草机器人系统。该系统以中小功率拖拉机为配套动力,由伺服电动机驱动月牙形锄草刀护苗锄草和对行,减少了能耗与污染物排放,提高了系统伺服特性。机器视觉系统实时采集田间图像并处理,对作物进行识别与定位。控制器结合视觉系统获取的刀苗距、锄草机器人前进速度、锄刀相位角度及机器人横向偏差信息,利用智能伺服驱动器精确控制锄草刀避苗和对行。试验表明,在前进速度不高于1.5 km/h、作物株距不小于0.35 m工况下,伤苗率小于10%,田间杂草锄净率约为90%。

电-气位置伺服控制系统的研究进展

由于气压驱动系统本身具有强非线性、固有频率低、刚度低和阻尼小等特点,实现高精度的位置伺服控制比较困难.针对我国在这方面所做工作相对较少的现状,从电-气位置伺服系统的控制方式和控制策略两方面综述了近年来的发展状况,并对各种方法的优缺点进行分析和比较,同时探讨了这一研究领域的发展方向和需要解决的问题.

数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制

数控机床位置伺服系统在加工过程中受负载、摩擦和电路系统响应特性等因素影响,很难精确建立其加工过程动力学模型。针对批量零件加工过程中的重复执行过程,设计了一种数据驱动的无模型自适应迭代学习控制方案。该方案借助沿迭代轴的动态线性化方法,将数控机床位置伺服系统加工动力学过程等价转化成一个虚拟的迭代数据模型,并根据设计的迭代学习控制律和参数估计律构建数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制方案。仿真结果表明:该迭代学习控制方案基于数控机床重复运行的特点,仅利用位置和电机电流信息,完成了对零件加工过程的改善,提高了加工精度。

三轴转台中框双马达驱动控制技术研究

在对同步技术及同步误差产生原因分析的基础上,提出了共反馈同步误差模糊校正系统方案,并对模糊控制器进行了设计及修正,着重分析了仿真转台电液位置伺服系统控制策略,最后通过实验来验证所采用的控制策略是提高控制精度及减小同步误差的有效方法。

数控机床位置伺服系统的数据驱动预测控制

数控机床位置伺服系统在实际加工过程中精确数学模型难以建立,采用一种数据驱动的自适应控制方法,避免了建模困难的问题。该控制系统采用紧格式动态线性化方法对数控机床位置伺服系统进行等价转化,并建立系统预测数据模型;采用无模型自适应控制技术和二层递阶预测方法,实现位置伺服数据驱动预测控制系统的设计。仿真结果表明,与传统PID控制方法相比,该数据驱动预测控制方法的精确度提高了6.2%,平稳度提高了15.94%。

基于微小型移动机器人的微操作系统

提出一种新颖的基于宏／微双重驱动微小型移动机器人的微操作系统。机器人在宏运动状态下为典型的轮式机器人,在微运动状态下为尺蠖运动机器人。将集成微夹持器的微操作器安装在机器人移动定位平台上用于实现微操作任务。为了自动导航机器人完成微操作任务,设计外部智能视觉系统。视觉系统分为全局视觉与显微视觉两个子部分,机器人在全局视觉的导航控制下以宏运动状态实现大范围的粗定位,并使机器人微夹持器末端准确地进入显微镜视场。在显微视觉的导航控制下以微运动状态实现小范围、高精度的精定位,并完成微操作任务。试验表明,提出的基于微小型移动机器人的微操作系统能够成功地实现微小零件的夹取与装配。

复合伺服驱动压边力控制执行机构建模与优化

将伺服电动机驱动与双滑块六杆机构复合,利用伺服电动机的可控性和六杆机构的速度特性,实现拉深过程的变压边力控制。在综合考虑机构输出位移中的弹性位移和刚性位移基础上,建立压边机构输入输出关系的数学模型。当机构几何参数一定时,可根据压边力与滑块位移的关系并考虑机构的变形,确定压边机构的输入速度。为优化杆系尺寸,在考虑压边工作行程和传动效果良好的基础上,以机构输出速度与压力机滑块速度相差最小(在压边力施加阶段),及机构总体尺寸最小为目标函数,优化确定了双滑块六杆机构的杆系尺寸。利用仿真软件,由前面建立的输入输出关系数学模型确定仿真输入速度,仿真结果表明,采用复合伺服驱动双滑块六杆执行机构实现压边力控制是可行的。

多模式柔索驱动航天员训练机器人力控制

为解决长期在失重环境下生活和工作的航天员的康复训练问题,针对现有的航天员训练设备功能单一、训练效果不理想的现状,研制了多模式柔索驱动航天员训练机器人。基于模块化、可重构的机器人构型,通过机器人模拟重力环境的负载特征,把相应的载荷施加到人体上,实现航天员在失重环境下进行跑步、卧推和负重深蹲等体育训练,帮助航天员减轻或者克服空间适应综合征带来的不利影响;在此基础上提出一种机器人双闭环力控制策略,人机跑步训练实验结果表明,本文研制的多模式航天员训练机器人构型合理,控制策略有效,可以辅助在失重环境下生活和工作的航天员开展体育训练。

混合驱动压力机的可行性研究

首先对机械式压力机的典型运动规律和常用传动方案的特点作了全面分析 ;阐述了伺服电机在机械式压力机上的应用现状 ,总结了其应用特点 ,提出了混合驱动压力机的思想 ,并介绍了混合驱动压力机的特点 ,对混合驱动压力机研究的可行性进行了展望。

两自由度摇摆台耦合动力学建模与仿真

考虑两自由度摇摆台内、外平台的耦合效应以及负载偏心造成的偏载力矩对驱动系统的影响,采用齐次变换方法建立了两自由度摇摆台的动力学模型。驱动系统采用齿轮齿条液压缸,考虑齿条间隙、液压流量非线性等影响,对液压伺服系统进行了仿真分析。仿真结果为驱动、控制系统的设计提供了参考依据。

旋压机床同步伺服进给控制的研究

同步控制在机电系统中得到越来越广泛的应用。针对强力数控旋压机床的同步控制问题,研究了双电机驱动同步控制系统。对伺服进给系统的数学模型进行了详细分析,选用了一般主从控制方式和偏差耦合控制方式,并从转速同步和转矩均衡两方面对控制方案进行了详细介绍。安装调试结果表明:此控制方案具有响应速度快、动态过程同步误差小的优点,不仅满足了高精度同步控制的要求,也提高了控制系统的安全系数。

NUM数控系统在机床双轴同步控制中的应用

本文采用NUM1040数控装置及两套交流伺服驱动器实现数控玻璃雕刻加工中心大跨度龙门结构的同步轴控制,通过在线修改P参数完成对控制系统的配置,给出了双轴同步运动参数选择的过程及控制特性的调试步骤。结果表明这种方式具有同步精度高、调整方便等优点,可在其它需多轴精确同步控制的场合推广。

航天电液伺服系统直流无刷电机控制驱动策略研究

该文研究了一种以FPGA为控制核心,采用DSP与FPGA协同处理的基于旋转变压器的电动液压伺服无刷电机驱动系统的设计技术,并根据三冗余能源压力对电机实现宽范围的速度伺服控制,带动定量泵以调速方案对压力和流量进行实时动态控制,具有高转速、高可靠性和低能耗的特点,系统能耗降低了近50%,重量降低了近20%。

直驱式容积控制电液伺服力系统研究

介绍直驱式容积控制电液伺服力系统的组成、工作原理和特点,建立系统的数学模型,并采用PID算法对典型输入信号进行仿真分析。结果表明,所建立的模型正确,此种驱动方式可以用于电液力控制。

陶瓷砖压机缸动式伺服顶出机构的建模与分析

建立了陶瓷砖压机缸动式顶出机构的非对称阀控制非对称缸的动力机构的压力特性、速度特性、传递函数等动静态数学模型;分析了摩擦力对顶出机构压力和速度特性的影响,以及顶出机构的稳定性。利用基于AMESim建立的仿真模型和恒力泰提供的实验数据,对动静态数学模型进行了仿真和实验验证,验证了所建模型的准确性。