数控机床伺服驱动系统的多电机同步控制策略

以数控机床伺服驱动系统的多电机同步控制为研究对象,提出了一种基于多交流伺服电机的同步控制策略。此策略将虚拟主轴和偏差耦合的同步控制方式相结合,并加入反向传播神经网络比例积分微分控制以及自适应鲁棒控制。通过搭建Matlab/Simulink仿真平台模拟了系统的运行状态。结果表明,所提同步控制策略具有良好的同步性能和伺服效果,在提高多电机联动系统的控制精度和响应速度、减少摩擦和齿隙的影响以及增强系统鲁棒性方面表现出优越性。

一种微型伺服驱动器设计

针对伺服驱动器在无人机、机械手、外骨骼机器人等需求体积小、重量轻、电流能力强的应用领域,开发了一款高功率密度微型伺服驱动器。采用高密度PCB堆叠组合结构、高效率快速开关技术、先进的三环PID控制算法,在现有常规伺服基础上进行微型化、高功率密度化与易安装化的技术突破。并经实验验证,驱动器的各项指标满足要求。

考虑未知惯量与不平衡力矩的四电机同步驱动伺服系统容错控制

针对四电机伺服系统中单个电机的故障,提出了一种基于命令滤波反步法的容错控制方案。首先,建立带有未知惯量和不平衡力矩的故障伺服系统动力学模型;随后,采用命令滤波反步技术进行控制器设计,构建误差补偿系统提高控制精度;此外,利用神经网络处理故障电机引起的非线性扰动,并设计同步误差信号实现系统的同步控制;最后,基于Lyapunov稳定性理论证明单电机故障情况下闭环系统的稳定性,设计仿真验证了所提控制方法的有效性及优越性。

CCMT2024部分数控系统及伺服驱动器展品评述

第十三届中国数控机床展览会(CCMT2024)以“聚焦一一数字·互联·智造”为主题,展示机床工具行业在数字化、互联互通、智能制造、高效加工方面所取得的最新成果。数控系统行业的国内外知名厂商悉数到场,展示了最新的技术和产品。数控系统及配套的伺服驱动产品作为数控机床核心功能部件,其发展趋势被备受瞩目。

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。

基于扩张状态观测器和抗饱和输入的伺服电机等效反步滑模控制

为了提高伺服电机系统的动态响应速度、抗干扰能力,解决输入饱和的问题,课题组基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)和抗饱和输入(anti-saturation input,ASI)辅助系统设计了伺服电机的运动控制方案。首先,建立了伺服电机的数学模型,将系统阻尼和系统不确定性归为扰动,将扰动设为系统的扩张状态;然后在等效反步滑模控制(backstepping sliding mode control,BSMC)的基础上,引入了ASI辅助系统和ESO,解决输入饱和问题,并抑制内、外干扰;采用双曲正切饱和函数替换符号函数以减小滑模控制的抖振;通过李雅普诺夫稳定性方法检验所提出控制器的稳定性。最后,将基于ESO和ASI的等效反步滑模控制与比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制、滑模控制(sliding mode control,SMC)进行仿真对比。结果表明:相较于传统PID和SMC控制器,课题组所设计的控制器可以实现伺服电机的无超调快速响应,解决了输入饱和问题,并具有较好的抗干扰能力和减小输入冲击的作用。

基于PLC和伺服电机的包装滑台系统设计

以可编程逻辑控制器(PLC)与伺服电机技术为基础,构建了一款适用于包装行业的滑台系统,旨在实现包装过程中对物品的准确定位和速度的精确调整。选取适宜的PLC型号开展程序设计以完成控制算法的系统实现,挑选与设置伺服电机以适应系统速度与位置精确调节的需求。在构建系统性总体架构的过程中,综合考虑了功效性、适应性与组件化因素,精心挑选并整合了核心部件。以期对提升包装企业的生产效能、削减生产开支以及推进行业的高质量发展具有重要意义。

基于动态规划的贴标机步进电机驱动伺服控制方法

受到步进电机非线性因素的影响,贴标机在作业过程中部分场景下的步进电机驱动伺服控制误差偏大,单指令信号控制响应速度与设定指标值差值较大,严重影响贴标机正常作业。为了解决这一问题,结合步进电机控制参量特征,引入动态规划策略对其控制参量、变量加以优化,通过动态规划的随机统计特征,量化控制参量,统一变量分布控制权重,实现提升控制响应速度的效果。具体实现过程可以总结为以下三个步骤:首先,建立基于动态规划的贴标机步进电机同步模型;然后,对PID动态控制驱动量神经网络进行优化;最后,完成基于动态规划的步进电机驱动伺服全局控制优化。通过数据对比表明:提出方法具有较强的响应优化能力,优化效果完全满足设计要求,且方法实现成本较低,具有较高的推广价值。

直升机后缘襟翼压电驱动机构伺服控制研究现状

后缘襟翼主动控制(ACF)技术是指通过内嵌于桨叶的压电驱动器驱动后缘襟翼高频偏转产生改变桨叶上的气动升力或力矩,从而改变旋翼气动载荷,实现高频振动的有效抑制。此方法相较于其他主动振动抑制技术,具有驱动功率小、输出位移大、质量轻、结构紧凑、易于维护等优势,因此是当前直升机主动振动抑制技术的主流方向之一。

基于双驱动模型的雷达伺服控制系统设计

雷达伺服系统中天线转台需要较低的转速和较大的转矩,因此使用齿轮传动系统,但齿轮传动过程中齿隙的存在会降低伺服系统的性能。为满足雷达天线转台高性能的需求,设计并制作了基于双驱动模型的雷达伺服控制系统。首先对整个双驱系统的整体方案进行设计,阐述双电机消隙的原理,并对硬件和软件进行设计。最终通过硬件平台的搭建测试,双电机驱动伺服系统比单电机驱动伺服系统的性能有明显的提升。

基于伺服电机的PE管全自动热熔焊机控制系统研制

【目的】传统液压全自动热熔焊机由于液压机的使用存在体积大、重量大、耗能高及环境污染等问题,需要进行改进研发。随着伺服技术的快速进步,现代伺服电机能够提供更高的扭矩,同时具备卓越的控制精度、运行稳定性和过载能力。与传统液压机相比,伺服电机具有体积小巧、重量轻便及节能环保等显著优势。目前,在众多应用领域,伺服电机已经逐渐取代了传统的液压机,成为新一代的动力来源。因此,可基于伺服电机对传统液压全自动热熔焊机进行改进研发,而基于伺服电机研发的PE管全自动热熔焊机与原有液压全自动热熔焊机在设备结构、动力转换方式及控制方式上存在显著差异,需要重新研制控制系统。【方法】根据此需求,文中所研制系统采用昆仑通态嵌入式工业触摸屏作为主控装置,并以此为基础搭建了伺服系统、热板升降系统及温度采集与控制系统,最后根据系统特点进行相应的控制软件设计。【结果】该文提出了一种更适用于该设备的新型焊接工艺。【结论】通过多次焊接测试和拉伸试验验证,该控制系统能够使基于伺服电机研发的PE管全自动热熔焊机按标准工艺和新工艺进行合格的PE管焊接,并且当使用新工艺进行焊接时,能够降此设备使用低能耗同时延长设备使用寿命。

基于遗传算法整定参数的火力发电用电机伺服控制分析

同步发电机的控制精度对提高火力发电效率的影响较大,为进一步提高火力发电用电机伺服控制控制精度,选用遗传算法整定驱动轴参数。从正弦信号和直线信号两个方面开展进给测试,促进跟随性能的显著提升。研究结果表明:遗传算法优化可知,在当前人工经验条件进行整定得到的系统带宽接近64 Hz,响应性能较为理想。正弦信号下,采用遗传算法进行参数整定时,跟随误差更低,表现出更优的跟随性能。绝对误差极值降低27.3%,绝对误差积分降低42.4%。直线进给状态下,跟随误差更低,表现出更优的跟随性能。绝对误差极值降低28.6%,绝对误差积分降低39.1%。相对于人工经验整定方式,达到更优的误差波动控制状态,实现了较优的伺服稳定性。

一种高功率密度伺服电机在重载工业机器人中的应用

研究了一种重载工业机器人用高速高功率密度伺服电机,通过短铁心设计实现了额定速度提高近一倍、功率密度提高14%,通过铁心低磁导梯度设计实现了更高的电感线性度,满足了重载机器人伺服电机的高速高电流可控性的要求。定子拼块和环氧灌封等工艺有效控制了损耗和散热,确保电机可以在高温条件下长期可靠运行。

基于FPGA的有限转角力矩电机伺服阀控制器设计

介绍了有限转角力矩电机在伺服阀中的应用,给出了有限转角力矩电机控制器的总体设计方案,提出基于FPGA的位置环、速度环、电流环三闭环的控制策略,论述了数字PID控制算法和控制器的软硬件设计,采用MATLAB对控制策略进行仿真分析,并利用样机进行试验验证。结果表明,控制器性能与仿真分析结果一致,具有响应速度快、无超调等优点,达到了设计目标,满足任务需求。

开关磁阻电机伺服控制策略研究

针对开关磁阻电机在机器人关节伺服系统应用中的非线性问题,研究构建精确电机模型并优化控制算法以满足高响应速度和输出稳定性需求。本研究针对开关磁阻电机在机器人关节伺服系统中的应用,设计并仿真了一种改进型控制系统。首先,创新性地引入模糊控制理论,设计了以SRM位置和位置变化率为输入、期望转矩为输出的模糊控制器,用于优化位置环控制。此外,利用预测控制理论,构建了电流变化率的预测控制模型,通过精确调控各相PWM输出的占空比,减少电机转矩脉动,增强系统输出稳定性。仿真结果显示,改进后的伺服控制系统在响应速度、超调量和转矩波动等方面均有显著改善,验证了该设计方案的有效性和优越性。

架空输电线路巡检装置用伺服电机设计分析

架空输电线路智能巡检装置作为一种能够代替人工进行长距离巡检作业的设备,能显著提升巡检效率,降低劳动强度。为保证智能巡检装置在线路上高精度、平稳地运行,设计了一种高功率密度、低转矩脉动的永磁伺服电机。通过理论分析与有限元方法对电机进行了电磁分析,对永磁体厚度以及极弧系数进行了优化,降低了电机的转矩脉动;运用有限元仿真软件对电机进行了振动校核,进行了径向电磁力计算以及对电机定子和外加机壳系统分别进行了模态校核,分析了电机的振动情况。结果证明,设计的永磁伺服电机各项性能均满足运行需求,为输电线路智能巡检装置用伺服电机设计与分析工作提供了一定的指导意义。

基于模糊PID伺服电机控制策略设计

传统PID作为结构最为简单的闭环控制策略,广泛地应用于工业控制环节。但由于其易受干扰因素影响,且不适用于非线性系统控制的特性,限制了应用场景。为能在干扰环境下对非线性系统达到较优的控制效果,本文采用模糊PID设计伺服电机的控制策略,通过MATLAB/Simulik建立传统PID及模糊PID的控制回路并对两者控制性能进行比较。结果证明:模糊PID响应速度优于传统PID,且超调量较小。为验证模糊PID应用的效果,本文搭建了以MI-7016数采仪为核心,采用速度、位.移传感器检测的测试平台。结果证明:模糊PID对电机的控制效果较好,装置末端夹爪位移误差小于±1%,符合使用要求。

选矸机器人高速并联机构伺服驱动选型研究

为了实现煤矸的高效分选,基于选矸机器人结构及工作原理,在建立并联机构位移、速度、加速度、转矩、等效转动惯量数学模型和选矸运动轨迹规划的基础上,提出了一种用于煤矸分选的三自由度串并混联机器人的伺服电机选型方法:计算分析了选矸过程中机器人主动关节速度、转矩、等效转动惯量和功率的变化分布;针对速度、转矩、等效转动惯量随机构位形改变连续变化的问题,提出根据最大瞬时功率初步选取伺服电机,然后参考关节最大转速和电机允许最大转速选取减速器减速比,结合电机转矩特性曲线进行功能校验的伺服电机选型方法;指出在设计过程中应尽量选取大速比减速器,以减小电机负载惯量比,降低惯量波动干扰,提高系统控制响应速度和运行稳定性。测试和应用结果表明:设计开发的选矸机器人作业周期为1s,横向选矸推力达25kg。该机器人发挥并联机构可实现高速、高刚度的结构特性,结合串联机构工作空间大、结构简单的优势,适于高效煤矸分选,且已成功应用于多条选煤生产线的中、大块矸石分选,长期连续工作运行稳定。研究为机器人伺服驱动系统设计提供了有益的参考。

基于数字孪生技术的伺服电机控制系统设计研究

本研究设计一个基于数字孪生技术的伺服电机控制系统,以实现对伺服电机的高效远程控制。通过构建伺服电机的虚拟模型与伺服电机实体建立映射,再利用数字孪生技术实现实体和虚拟模型的实时交互及对伺服电机的准确控制。在研究过程中,主要采用了超文本50(Hyper Text Markup Language 5,HTML5)、Three.js等前端技术构建用户界面,通过Node.js搭建后端服务,利用树莓派(Raspberry Pi OS)开发平台实现物理设备的控制逻辑,确保了系统的高效运行和便捷的用户控制界面,实现了基于Web的实时控制和监测系统,推动了传统自动化控制技术向数字化、网络化发展。

具有多种电机控制模式的伺服驱动器的研究

本文设计一种可工作于多种控制模式下的伺服驱动器，这控制器以高档１６位单片机８０Ｃ１９６ＫＣ为控制核心，可控制感应电动机、同步电动机及两台直流伺服电动机，它利用同样的硬件平台通过对软件的设置而选择不同的运行模式。本文着重介绍控制器的硬件结构以及对应于三种不同电机的软件控制方案。