基于ROS的蔬菜移栽机器人控制系统设计

为实现温室蔬菜移栽无人智能化作业,设计了基于ROS架构的蔬菜移栽机器人控制系统,实现了蔬菜移栽机器人自主取苗部件、秧苗栽植部件和自主移动平台的自动控制。控制系统主要分为总线单元和导航单元,并基于EtherCAT总线和Realsense深度相机搭建硬件系统,利用分层模块化理念开发基于ROS架构的软件控制系统,搭建并实现了移栽作业中取苗、投苗、栽苗及移动平台协同一体化控制。实验结果表明:在大于2s/株的取栽苗周期运动条件下,可实现较高成功率的移栽作业。所设计控制系统保证了移栽作业成功率,提高了当前蔬菜移栽机的智能化水平。

海管治理抛投机构中的液压同步控制设计

现有大型海管抛投机构能够代替传统的抛砂方式,更好地完成抛砂动作。为了实现海管抛投机构中机械结构的运动、提高机械结构的稳定性和抛投工作的效率,设计一种大型抛投机构的液压系统。该系统采用同步马达同步控制2个液压马达,采用PID来对液压马达和液压缸进行同步控制,实现同步马达之间的动作一致,在保证抛投机构动作精确控制的同时提高了抛投效率,也提高了海管治理抛投机械结构的稳定性。研究成果可为海管抛投机构提供可靠的液压系统技术支持。

Integrated design of cam mechanisms and servo-control systems

Traditionally, in a cam mechanism, the cam is driven by an actuator at a constant speed. The motion characteristics of the follower are determined once the cam profile is designed. This paper presents a novel theory named "integrated design of cam mechanisms and servo-control systems" whose basic idea is varying the input speed trajectory of the cam by a microcomputer-controlled servomotor to improve kinematic and dynamic characteristics of the follower system. The philosophy of the theory is developing superior machines by taking advantage of the flexibility of servo-control systems to compensate for disadvantages of rigid cam mechanisms. The systematic design criteria of the cam-servo-integrated system are developed and an approach based on optimal-control theory is presented for to select suitable cam speed functions, hence the basis of the theory is formed.

数控压机伺服控制系统复合控制器I-ABC与PID优化

为了提高数控压机伺服控制系统的控制精度,针对伺服控制系统运行控制过程构建数学模型,在人工蜂群算法基础上融入了云分析模型,之后采用改进人工蜂群算法(Improved Artificial Bee Colony,I-ABC)调节比例-积分-微分(Proportional Integral Differential,PID)参数,建立了一种复合控制方法。研究结果表明:以I-ABC进行PID控制时,可以使幅度差降低到0.4%,相位差基本在-0.54°之内,系统加载精度也获得了明显提升,表现出了更优的跟踪性能。以I-ABC进行PID控制时,能够对多余力起到明显抑制作用,响应速度也获得明显提升,可以有效满足系统的准确控制要求。在系统内加入干扰信号,引入I-ABC实施PID调节可以减小系统超调量,还可以获得更短调节时间,使系统获得更强抗干扰性能。

电液位置伺服控制系统设计与实验验证

针对电液位置伺服系统存在外部不确定性扰动和非线性等问题,采用基于敏感度分析(SA)和粒子群优化(PSO)的径向基函数(SAPSO-RBF)神经网络设计电液位置伺服控制系统。利用SAPSO-RBF神经网络估计伺服系统模型中的未知参数并设计伺服系统滑模控制器,同时搭建双出杆对称液压缸电液位置伺服控制系统实验装置。SAPSO-RBF神经网络滑模控制方法与传统滑模控制方法对比实验结果表明,SAPSO-RBF神经网络滑模控制方法具有更高的跟踪精度、更强的鲁棒性,并且系统抖振得到了有效抑制。

高性能双轴振镜控制系统设计

针对高速高精度的激光微加工应用,提出一种基于并行处理架构的全数字控制双轴振镜驱动系统设计方案,在高频数字控制下实现了双轴振镜的高动态实时控制。通过建立振镜系统数学模型,以串级闭环控制为基础,采用模型跟踪控制策略提升了位置跟踪性能。实验结果表明所设计的双轴振镜控制系统能够有效提升动态响应速度、降低跟踪误差,满足期望工作性能指标.

基于深度神经网络的电液伺服泵控系统健康评估研究

电液伺服泵控系统具备功重比高、响应快等优点,在多领域得到广泛应用,但如何针对该系统开展更有效健康评估,进一步保障系统的安全性和可靠性成为必须面对的问题。按照明确原理、建立数学模型、建立仿真模型、仿真分析的思路针对健康评估方法开展研究,提出油液体积含气量、气隙磁密、泄漏系数3个健康评估指标并确定阈值,构建了LGA(LSTM-GRNN-ANN)深度神经网络健康评估方法并进行仿真分析,结果显示该方法准确率约为97.48%,比LSTM、GRNN健康评估方法具有更高的准确率,为继续深入开展电液伺服泵控系统健康评估的研究提供了理论支持。

直流电机位置伺服系统新型控制策略研究

针对伺服系统控制器参数设计的复杂性和系统抗干扰性低的问题,设计了内模PID速度控制器和基于指数趋近律的滑模变结构位置控制器,并通过李雅普诺夫理论对系统的稳定性进行分析。速度控制器采用内模PID控制,只调节滤波器参数λ,避免了因调参困难而影响伺服系统的控制精度;位置控制器采用滑模控制方式,对参数变化以及外界影响等因素具有强鲁棒性。仿真和实验结果表明,所提控制系统能够满足对直流伺服电机位置控制的快速性和准确性要求。

基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制系统

针对一般电液伺服系统存在的非预期负载扰动和非线性干扰等问题,为了提高系统的自适应能力和动态响应的品质,减小系统跟踪和输出响应的误差,提出了一种基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制方法。首先,阐释了电液伺服试验台的结构组成及其数学模型,分析了系统力矩控制和位置控制的结构关系;然后,论证了自适应前馈补偿复合控制的伺服原理,阐述了以调速理论模型和实际模型的误差函数作为调速依据的前馈补偿和复合控制的原理和方法;最后,进行了系统仿真,同时为了验证基于动态理论模型的自适应前馈补偿复合控制策略的合理性和有效性,对伺服系统进行了加载试验。研究结果表明:采用该复合控制策略可以精确算出对伺服马达进行转速补偿的基准值和调整参数,系统动态响应速度比采用传统闭环控制算法提高了8%以上;系统控制器自适应能力和抗扰动性能也明显优于采用传统PI闭环控制及模糊PI闭环控制算法的系统;通过对比分析0.2 Hz和0.5 Hz的正弦响应曲线可知,该系统的位置跟踪曲线性能最优,控制精度最高,实际输出值的误差也最小。

汽车EPS伺服变幅加载系统PID建立DNN控制优化

为了进一步提高汽车电动助力转向电液伺服加载系统运动精度,设计了一种PID建立DNN控制系统。通过柔性联接的模式构建电液位置伺服系统,确保在瞬态平衡响应过程中快速完成控制。搭建了柔性电液位置伺服调控测试,并开展调控效果分析。研究结果表明:通过PID建立的DNN控制器在校正柔性联接电液位置伺服参数方面发挥了关键作用,整体响应时间大幅缩短,确保系统频段动态控制效果获得明显改善。采用DNN控制器调节柔性连接电液伺服系统时,能够有效增强系统低频负载位移精度,避免发生幅值衰减的问题,能够以更高精度跟踪柔性连接电液位置伺服参数,促进了系统跟踪性能获得明显改善。该研究对提高汽车运行稳定性以及节能具有很好的理论支撑作用。

精密伺服串级进给冲压控制系统的设计与实现

为了提高冲压送料精度,提升冲压件的产品质量,针对当前卷料送料工艺的不足,设计了一种新型线材送料储料架结构,利用两级伺服协调匹配上料,并提出一种卷料储料串级进给速度控制方法。基于三菱PLC和上位机软件设计了一套精密伺服送料控制系统装置,根据精密伺服送料长度和冲压节拍,夹棍伺服控制储料架线材在高限周围波动,实现线材缓冲储料,该方法有效避免了线材在冲压送料时被拉伤的情况出现。可扩展的上位机设计方法,可同时监控多台送料系统,并自动生成报表,实现送料储料及冲压生产的在线管控。改进后的精密伺服自动送料系统的可扩展性和多样化程度更高,该系统装置已经在冲压相关企业中得到应用。

某装备天线伺服系统算法研究

论文根据某装备伺服系统实际应用情况,考虑其实时跟踪目标特点,采用了快速最优算法+模糊PID算法相结合的控制策略,有效确保了天线的实时稳定运转。通过实验测试,采用快速最优算法+模糊PID算法的控制策略,天线稳定运行,全系统具有良好的动静态特性。

基于指数趋近率的液压机泵控伺服系统滑模控制

滑模控制方法具备较强鲁棒性,控制器结构也较简单,被广泛应用于泵控电液伺服液压系统上。在分析泵控系统原理的基础上,为克服传统PID控制很难抵抗较强外部干扰力的缺点,泵控伺服系统建立指数趋近律滑模控制器,建立泵控伺服系统MATLAB/Simulink仿真。研究结果表明:正弦信号跟踪下,滑模控制最大稳态跟踪误差与PID相比降低83.4%,同时控制器IMSE指标相对PID控制器发生了显著降低。该研究有助于提高液压机运行效率,对提高产品质量具有一定的指导意义。

基于DOB和反演时变滑模的PMSM位置跟踪

针对传统反演滑模位置伺服系统中位置跟踪误差较大,以及采用固定滑模面时系统动态响应速度和抖振抑制之间的矛盾,设计了一种基于扰动观测器和反演时变滑模的复合控制策略。首先在传统指数趋近律中引入状态变量并设计自适应律,提出一种新型趋近律,来提升系统的响应性能。为进一步提升系统在各个阶段的收敛速度,利用预测控制中遍历寻优思想,设计一种在线寻优的时变滑模面,并进行稳定性证明。最后设计非线性负载干扰观测器,对系统进行干扰估计与补偿。实验数据表明,本文所提复合控制策略与传统反演滑模控制相比,其稳态误差仅占传统方法的9/17,动态响应速度提升了30 ms,抗扰性能明显优越。

基于MCGS组态软件的板材雕刻机控制系统设计

板材雕刻机是一种用于在板材上进行雕刻、切割、剪裁的机器。为提高雕刻机的速度和精度,并研究其在控制方面的应用,通常采用PLC控制伺服电机带动刀头进行精确的雕刻操作。板材雕刻机可以根据预先设计好的图案或模型进行雕刻,广泛应用于家具制造、建筑装饰、艺术品制作等领域。在板材雕刻机的控制系统中,通过MCGS组态软件,可以直观地反映雕刻过程,并精确地控制雕刻机进行预设图案的雕刻。通过优化控制、调整运动路径和采用高精度的传感器和编码器,可以大大提高雕刻机的速度和精度,实现更精细的雕刻效果。控制系统还能实时监测刀头位置和状态,及时调整雕刻参数,保证雕刻结果的准确性。

自动化立体仓库控制系统的设计

自动化立体仓库作为典型的PLC控制系统,在现代企业中的应用越来越广泛,涉及的内容包括PLC、变频器、伺服系统、检测技术等多个方面。以西门子S7-1200系列PLC作为控制核心,选择SINAMICS V90伺服驱动系统进行位置控制和速度控制,基于实验柜和小型3×3仓位单元的实训设备,搭建立体仓库控制系统,具有手动、自动两种工作模式,结合触摸屏的显示与控制,能够实现立体仓库仓位定位、入库、出库等操作。经过实训教学设备调试,该系统能够实现货物自动化存取,运行稳定。

数控皮革裁剪机伺服进给三闭环控制系统PID控制研究

过窗裁剪是皮革机加工过程中的一大特点。本文针对皮革机加工过程中因存在大量过窗裁剪而带来的进给系统控制精度过高、外界工作环境干扰大等问题,构建了一种数控皮革裁剪机伺服进给三闭环控制方案,对该方案的永磁同步电机数学模型、PID控制模型、PID参数整定方案等进行分析,为皮革机加工工艺提升提供借鉴。

风电叶片多点分级静力加载无模型自适应控制及实现

兆瓦级风电叶片静力加载试验目前一般采用多点同步逐级加载的方法实现。为解决静力加载试验多点同步协调控制及各加载点力耦合的问题,提出了一种不基于加载对象数学模型的静力加载自适应控制算法,并通过伺服绞车+力传感器+三坐标测量仪+控制采集装置搭建了试验系统,通过PLC根据算法调整伺服电机的转速以实时调整加载载荷的变化率,从而实现各加载点载荷同步、匀速、稳定变化。加载系统采用竖向加载方式,在满足试验要求的基础上大大节约了占地面积,经现场试验,加载时间控制在3 min以内,加载同步性控制在1%以内,最大载荷可达300 kN,对各种叶片适应性良好,具有一定的通用性。

考虑电压电流限制的伺服电机无纹波转矩控制

针对伺服系统无刷电机正弦电流转矩控制纹波较大的问题,提出了一种无刷伺服电机在任意反电动势波形下的无纹波转矩控制,实现了电机驱动器在有限电压、电流范围内的功率损耗最小。首先,建立了有限电压、电流范围内的电机模型,推导了电压、电流范围边界的不等约束条件;其次,利用拉格朗日乘数法求解等效二次规划问题,提出了最优转矩控制策略;最后,在三相18极同步电机的实验平台上进行了3种情况的实验验证。结果表明,所提控制策略在相电压、电流饱和时,仍能实现转矩的精确控制,输出期望转矩;在发生单相故障时,可以隔离故障相,同时通过优化励磁电流使非故障相达到预期的转矩输出,减小了转矩纹波。

S7-1500与V90 PN通过PROFINET实现运动控制

在深入研究支持工业以太网PROFINET的PLC与伺服驱动器之间通信的基础上,选择西门子的中高端PLC S7-1500及新品伺服驱动器V90 PN、伺服电机S-1FL6搭建了运动控制系统,并选择西门子精智面板TP700作为人机交互系统。介绍了运动控制系统的系统构成、伺服驱动器配置、PLC硬件及通信组态、触摸屏组态、PLC程序设计等。对运动控制系统的研究可应用于工程的实际现场设备或高等学校的实训设备,具有一定的实用价值。