机器人电阻点焊电极压力均压平衡控制研究及应用

针对车门翼板高强度双相钢机器人点焊中因为电极压力控制不当而出现的压痕、变形和扭曲等缺陷,分析电极压力对点焊质量的影响。采用ANSYS数值模拟软件比较分析不同电极压力下板材等效压力变化情况,分析结果显示,相较于电极压力为4 000 N,电极压力为3 000 N时,焊点等效压力波动较小,塑性变形也相对较小。针对车门翼板点焊,确定了合理的点焊电极压力为3 300 N,并设计了分阶段控制曲线,通过FANUC点焊控制系统对电极压力进行实时监测和补偿,有效控制了电极压力的波动。此外,利用均压平衡宏程序,可以根据板材形状变化和电极磨损等因素实时调整电极压力。试验结果表明,采用均压平衡控制后,电极压力波动控制在±5%以内,焊点表面压痕深度减少约20%,焊点质量明显提升。

考虑齿轮啮合的某舰炮随动系统动力学特性分析研究

为研究齿轮间接触碰撞及啮合间隙等对舰炮随动系统性能及振动特性的影响,建立了考虑齿轮啮合、随动系统等多非线性因素的舰炮机电液耦合动力学模型。其中,基于改进的Lankarani-Nikravesh接触算法及齿轮间时变啮合刚度计算方法,建立了考虑时变啮合刚度的齿轮传动多体接触动力学模型。数值计算结果表明,随动系统中齿轮啮合会使舰炮的振动频率变高,降低随动系统的控制性能,但比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器可在一定程度上抑制齿轮间接触非线性的不利影响。该研究可为舰炮炮控性能的预测和优化提高提供参考。

无人战车火炮速度环自抗扰设计

科技的进步和发展正推动着无人战车向信息化、智能化、高机动性和高效率的方向前进。无人战车火炮在追求轻量化设计的同时存在传动刚度差的问题;行进间的姿态扰动、齿轮间隙以及系统结构传动的非线性因素会增加控制难度,严重影响火炮的调炮精度和稳定性;高精度的射击以及稳定性要求对无人战车火炮控制策略、控制精度以及抗扰能力提出考验。根据火炮随动系统基本原理建立随动系统动力学模型,在研究PID控制算法、复合内模控制算法以及自抗扰控制算法的控制精度以及抗扰能力并进行仿真对比的基础上,设计速度环自抗扰控制器,研究多种扰动信号下自抗扰控制的扰动抑制能力,配置参数进行仿真验证。结果表明所设计的速度环自抗扰控制器能够有效地对扰动总体进行观测,并对扰动进行补偿,提高火炮随动系统的扰动抑制能力,从而实现了无人战车火炮随动系统的高精度、高鲁棒性。

RLPG电液定量伺服加注系统设计与仿真研究

为了实现RLPG的液体发射药自动加注,设计了其电液定量伺服加注系统。通过控制阀控定量缸中活塞位移实时调整无杆腔中发射药量,实际应用过程中,定量过程与复位过程、火炮发射过程无冲,可并行工作。针对电液伺服系统模型不确定性、非线性的特点,建立了其状态空间模型。为了改善滑模变结构控制的抖振现象,设计了该系统的模糊滑模变结构控制器。搭建了AMESim/Simulink联合仿真平台,在不同装药量下对系统进行仿真分析,结果表明,定量过程所需时间比RLPG发射时间与变装药活塞复位时间之和小得多,加注0.6283 L液体发射药共需0.95 s;随着装药量增加,系统定量精度有所下降,但均保持在99.85%以上。

基于改进型前馈控制的轻型高炮随动控制策略研究

针对轻型高炮连续射击过程中车体姿态快速变化造成的随动控制精度降低的问题,提出一种基于改进型前馈控制的轻型高炮随动系统控制策略。该策略基于传统的火炮前馈控制模型,利用ARMA模型对前馈补偿量进行预测,提前给定随动位置指令,加快响应速度,补偿由于时滞和车体姿态快速变化等因素造成的前馈控制效果不足,提高控制精度。仿真和试验结果表明,在不增加传感器的前提下,基于改进型前馈控制的火炮随动系统控制策略能够实现随动控制的快速稳定补偿,满足轻型高炮连发射击的精度要求。

变摩擦负载下舰炮伺服系统自抗扰控制研究

非线性、时变摩擦力是影响舰炮伺服系统低速稳定性的主要因素,为了克服摩擦力矩的不良影响,弥补传统控制策略的不足,提高伺服系统的控制性能。首先建立某型舰炮伺服系统的数学模型,并在LuGre摩擦模型的基础上引入摩擦系数来表达摩擦力的变化趋势;然后根据系统特性设计一种基于前馈补偿和模型参考线性自抗扰技术的复合器控制器,最后通过仿真实验对比分析该复合控制器和传统前馈PID控制器的控制效果。仿真结果表明,该控制器在不同的摩擦负载下均能有效避免爬行现象,与前馈PID控制效果相比启动误差减小70%以上,有效提高了系统的低速稳定性和控制精度。

连射航炮随动系统稳定控制策略研究

为了提高武装直升机持续高精度稳定射击能力,分析了机载航炮随动系统连发射击时所受负载扰动,设计了一种改进型负载转矩观测器,对系统冲击载荷进行实时观测,同时引入观测值作为电流环的前馈补偿。并将非奇异快速终端滑模控制应用于转速环,保证了系统收敛时间有限性,抑制了系统抖振,提高了系统抗扰动能力。仿真结果表明,该仿真模型能模拟航炮随动系统连发射击状态,提出的控制策略不仅能提高系统稳态精度,而且能削弱冲击负载对航炮随动系统性能影响,增强了系统的稳定性。

伺服焊枪点焊PLC控制系统设计

基于PLC控制器设计了一套伺服焊枪点焊控制系统,该系统集成了伺服焊枪和焊接控制器等设备。焊接过程中,电极定位利用伺服电机的位置环来实现,电极力则通过采集安装在电极杆上的LoadCell压力传感器的反馈压力信号来进行闭环控制,与焊接控制器的通讯则由系统的I/O模块来完成。试验表明,该伺服焊枪系统在焊接过程中电极定位迅速、电极力稳定,并能够有效地提高焊接质量,减少焊接喷溅,延长电极寿命。

超高强马氏体钢中频、电伺服点焊技术

分析了马氏体超高强钢的焊接性,制定一套包含焊接电流、回火电流、焊接压力、锻压力的点焊工艺规范,并采用中频、电伺服点焊设备进行焊接。结果表明,中频、伺服焊接系统可精确控制焊接电流和压力,适用于超高强马氏体钢铁的焊接;采用制定点焊规范进行焊接,飞溅少,焊核尺寸满足要求,焊核内部缩孔缺陷少,热影响区软化带较小。

伺服焊枪点焊压痕深度在线提取与电极磨损对焊点质量的影响

首先研究利用伺服焊枪在线提取压痕深度的可行性.结果分析表明,回程误差是造成测量压痕深度总体偏低的原因,误差补偿后的伺服焊枪精度完全能够满足压痕深度测量要求.进而分析了点焊镀锌板的电极磨损对压痕深度与焊点质量的影响.应用神经网络方法建立了包含电极磨损因素在内的焊点质量与压痕深度评价模型,为基于伺服焊枪压痕深度提取的焊点质量在线评价提供了技术支持.

基于伺服焊枪的电阻点焊质量在线检测设计

主要论述使用伺服焊枪来实现点焊质量在线检测的功能。点焊过程中,利用伺服电机的位置环来实现电极位置和压力控制,同时,从伺服编码器中在线提取焊点压痕,来进行点焊质量在线评价。最后通过实验验证了这一方法的可行性。

伺服焊枪在轿车车身制造中的应用前景研究

就伺服焊枪的新特征和对焊接过程的影响从成本消耗、生产率和技术效益几个方面与气动焊机进行了对比分析 ,结果表明 :伺服焊枪有着传统气动焊机所无法比拟的优点 。

伺服焊枪点焊双相高强钢的焊点质量在线评价方法

点焊双相高强钢的焊点质量稳定性差,阻碍其在车身制造中的应用.利用伺服焊枪进行压痕深度在线提取的可行性分析.结果表明,伺服焊枪精度能够满足压痕深度在线采集要求.分析压痕深度随焊接点数变化规律,初期焊接阶段压痕深度变化速率较大,随着焊接点数增加,压痕深度变化速率逐渐减小,直至处于稳定波动状态.进行压痕深度与焊点质量关系分析,板厚15%-25%范围内的压痕深度符合焊点质量要求.基于压痕深度的伺服焊枪焊点质量在线检测评价可有效解决传统点焊质量检测的离线性、滞后性问题.

基于焊点压痕的伺服焊枪点焊质量在线检测方法

针对目前车身点焊质量检测广泛采用的破坏性检验和无损检测方法中存在离线、小样本、检测成本高的缺点,借助于伺服焊枪编码器的位移反馈特性提出一种基于压痕的焊点质量在线检测方法。试验建立包括机器人及控制器、伺服焊枪和焊接控制器在内的点焊试验系统,利用伺服焊枪编码器位置反馈特性在线获取焊点压痕,通过PLC位移采集系统在线标定压痕获取精度,最后以0.8mm的普通低碳钢板(GMW2)为例,完成基于压痕的焊点质量在线评价。试验结果证明,伺服焊枪编码器位置反馈精度能够满足焊点压痕测量要求,点焊接头质量在线评价的准确率符合实际生产要求,文中提出的基于压痕的点焊质量在线评价方法可以实现点焊接头的在线检测。

伺服焊枪车身点焊质量在线评价

利用机器人驱动伺服焊枪进行点焊控制的同时,研究从伺服编码器中在线提取压痕深度来进行焊点质量在线评价.通过在0.8 mm、45#热镀锌钢板上的验证,表明该方法是切实可行的,并且检测成功率较高,能够代替目前常用的焊点质量离线抽样检测方法,如破坏性检测、无损检测法等.

变电极力对管板单面电阻点焊形核的影响

根据管板单面电阻点焊结构特点,建立了轴对称有限元模型.通过结构、热电场的全耦合,分析了恒定电极力作用下,管板单面点焊的形核过程和特点,其焊接过程结构件的大变形导致形成的焊点质量不可靠.利用伺服焊枪通电过程中可实时改变电极力的特性,研究焊接过程中力的变化对焊点形状的影响规律.结果表明,单面电阻点焊焊接通电过程中改变电极力,在同等焊接工艺参数的情况下可增大焊接件间的连接宽度,减小焊接变形,提高焊点质量,为管板焊接在车身上广泛安全的应用提供理论依据.

采用电动缸的火炮随动系统位置控制研究

针对电动缸带来的速比非线性导致随动系统快速性和精度之间难以匹配,建立了火炮身管的运动学模型和动力学模型,提出了一种变系数误差平方根和带前馈的PID分段控制策略,利用火炮身管的运动学模型和动力学模型计算误差平方根的控制系数,将该控制方法应用于随动系统的位置控制器设计中。实验结果表明:变系数误差平方根和带前馈的PID分段控制策略对于采用电动缸作为传动机构的火炮随动系统,能够获得较高的定位精度和跟踪精度,系统快速性好,超调量小,具有工程实用性。

电极力对差厚异质高强钢点焊质量的影响

针对某车型地板梁差厚异质钢板点焊过程中存在的焊接质量差、飞溅现象严重等问题,研究运用伺服焊枪焊接时,恒定电极力及变电极力对异质高强钢焊接强度的影响规律。研究结果表明,电极力是影响高强钢点焊质量的重要因素,但在焊接过程中采用变化的电极力对异质高强钢质量的影响并不显著。研究结果为伺服焊枪电极力控制在高强钢点焊方面的研究提供参考。

变电极力对管板单面电阻点焊质量的影响

根据管板单面电阻点焊结构特点,建立了采用伺服焊枪的管板单面电阻点焊试验系统.针对管板焊接过程中变形大、形成环形熔核质量不可靠等问题,提出了基于改变焊接过程中电极力来提高焊点质量的方法,并研究变电极力对管板焊焊点强度及焊接变形影响的规律.结果表明,通电阶段熔核生成初期减小电极力,可明显提高焊点拉剪强度,减小焊接变形;冷却阶段减小电极力对焊点质量也有所提高,但影响较小.研究结果对管板焊接工艺参数的制定及单面电阻点焊在车身焊装中广泛安全的应用具有重要意义.

基于定量反馈理论的火炮随动系统鲁棒控制研究

针对火炮随动系统由于参数摄动及非线性扰动等因素导致控制精度不高的现象,提出一种基于定量反馈理论(QFT)的火炮随动系统鲁棒控制策略。在建立带有不确定参数的火炮随动系统模型的基础上,以某火炮随动系统为例,利用回路整形法设计控制器,分析验证该控制器作用下系统稳定性、跟踪性及鲁棒性,并研究带有参数摄动、输出扰动等情况下系统的时域响应。研究结果表明,所设计的QFT鲁棒控制器能够满足火炮随动系统性能指标要求,有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能,证明了该方法的有效性。