基于MCU机电弹力补充原理的恒力控制系统

现有力控打磨系统多采用基于PLC(Programmable Logic Controller)控制气动泵的结构,存在反应慢、精度低等问题。提出了一款基于MCU(Micro Processor Unit)带动丝杆控制弹簧结构的恒力控制系统,能够将气动系统的力控精度由2~10 N提高到0.2~0.5 N量级,反应时间由1~3 s提高到几十ms。首先对丝杆控制弹簧的机械结构进行数学建模,给出了系统响应时间随着电机转速与扭矩、丝杆比、弹簧倔强系数、斜坡角度等物理量的变化的闭式解,随后从模型中分析了提出的系统结构将反应时间降低为几十ms所需的条件以及将力控精度达到零点几牛的关键因素。为了实现上述性能,提出了一种基于弹力补充原理的恒力控制方案,仿真和实验发现该方案比传统PID(Proportional Integeal Differential)的控制方案更接近理论上的响应速度以及力控精度,可广泛应用于工业打磨和抛光,实现更精细的打磨要求。

基于力控组态软件的光伏微电网远程监控系统的设计

为提高光伏微电网的自动化程度和能源利用效率,保证光伏微电网安全稳定运行,以智慧新能源实训系统V2.0为研究基础,基于力控组态软件设计开发了光伏微电网远程监控系统。该系统由上位监控机和前端数据采集单元组成。数据采集模块以西门子S7-1200plc控制器为核心,通过RS485通信总线,将环境模拟平台的太阳光照度、温度、湿度、太阳倾角等数据采集传输给PLC控制器。PLC控制器通过PROFENET通信,将采集数据传输给力控组态软件,以达到实时数据采集、监测显示、管理控制等远程控制的目的。

基于力控技术的航空整体加强框自适应定位方法研究

为了减弱制造差异对航空整体加强框装配定位质量的影响,解决强迫定位造成的定位过程管控性差和定位结果复现度低的难题,基于力控技术提出一种航空整体加强框自适应定位方法,按传统强迫方式完成装配定位后,在设计允许范围内调整若干坐标定位孔位置,至孔位处力载值满足自适应定位要求。针对航空整体加强框装配定位工艺对形位精度、装配应力水平的要求,量化装配定位质量评价标准,基于正交试验分析定位孔处力载绝对平均值和定位检测点处应力绝对平均值的变化规律,进行装配现场易于获取的力载值取代应力值的可行性研究,通过修正装配定位质量评价标准量化公式得到坐标定位孔处力载调整目标,指导航空整体加强框装配定位。

面向复杂曲面力控抛光的变阻抗控制研究

针对复杂曲面的力控抛光任务中同时控制刀具进给速度与接触力困难的问题,分析了在刀具期望进给速度与接触力方向时变场景下基于经典力位混合方法的柔顺控制算法难以控制的原因,提出了一种新的基于时变力位混合框架及自适应导纳控制的柔顺控制算法。使用工件轮廓曲率实时修正力位混合框架,减小进给速度与接触力控制之间的耦合影响,并使用接触力误差与力位混合框架修正速度来自适应调整导纳控制的阻尼参数。仿真验证了所提算法可解决传统算法在时变力位跟踪时的接触力不收敛问题,且所提自适应策略可进一步降低超过80%的接触力跟踪误差。

基于机器视觉与力控的发动机弯管焊缝自动化打磨系统研究

某系列尺寸不一的弯管由2部分在中间对焊而成,目前多采用人工方式进行弯管内壁焊缝的打磨,存在打磨质量与标准不一、效率低和劳动强度大等问题。为此,设计并实现了一种基于机器视觉技术和力控的发动机弯管焊缝自动化打磨系统。利用工业相机模组正对弯管两侧端面并拍摄图像,经图像处理算法处理计算得到弯管两侧端面焊缝起始位置坐标。机械臂根据该坐标调整打磨轨迹并搭载浮动主轴,保持打磨力的恒定并对焊缝不规则区域进行补偿,实现基于位置控制和力控的打磨自适应调整。试验结果表明,系统整体打磨合格率为96.03%,相比人工打磨效率提升95.90%。系统可以在较少人工的参与和干预下完成弯管焊缝的自动化打磨,具有良好的稳定性和使用柔性,并且允许弯管存在一定的变形。

机器人打磨系统力控补偿优化算法研究

针对目前打磨机器人在复杂环境中不能兼具磨削精度和顺应性等问题,提出了一种基于算法优化的机器人打磨系统力控补偿方法。首先,阐述了机器人打磨系统的力学特性及力控优化算法原理;然后搭建了实验系统,进行了机器人容许响应范围及主动柔顺恒力磨削实验,最后,采用扩展Kalman滤波算法、最小二乘拟合算法和粒子滤波算法优化打磨力的实时补偿值,并对比了各算法的补偿效果。实验结果表明,通过力控补偿功能,在20 mm内可实现100%对系统结构误差的补偿;与设定期望打磨力比较,平均相对误差为5.44%;利用扩展Kalman滤波算法、最小二乘拟合算法和粒子滤波算法优化后平均误差分别降低至1.20%、1.24%和1.64%。拓展优化机器人协同力控系统的实时力/位补偿功能,将有助于提高机器人打磨系统的精度和稳定性,为机器人技术的发展提供理论依据和技术支持。

AT89C52单片机与力控组态软件的无线通信设计

介绍了AT89C52单片机与安装了力控组态软件的上位机双向4G无线网络通信的实现方法,详细说明了AT89C52单片机的使用方法和编程思路、Modbus RTU协议原理以及在单片机中的实现过程、CRC校验原理、网络设备及力控软件的组态过程,成功实现了远程电压采集、上位机组态显示,以及Modbus RTU协议与Modbus TCP协议的转换。AT89C52单片机与力控组态软件的无线通信为上位机与底层设备实现无线数据通信提供了一种思路,对于开发制作单片机与上位机的无线网络通信项目具有一定的指导和借鉴意义。

基于力控的天然气计量管理系统建设与应用

介绍辽河油田燃气集团公司天然气计量系统的建设与应用,该系统采用力控组态软件与4G物联网技术,将数据中心服务器与各个贸易计量站点终端设备串联,搭建了一套涵盖计量数据采集、Web显示、数据转储、自动计算、视频监控等多种功能的一体化计量平台,详细介绍了天然气计量系统的总体结构及软件组态流程,描述了系统各个功能模块的实现过程。计量管理平台的应用,实现了计量数据无线远传、实时监控、数据资源共享,有效提高了天然气计量管理水平,降低了生产管理成本。

焊缝打磨机器人力控与减少打磨措施分析

随着自动化技术的不断发展与应用,焊缝打磨机器人被广泛应用各个行业中。焊缝打磨是焊接结构制造过程中较为重要的后处理环节,一旦质量出现问题,如打磨不平整,应力集中于焊接部位,会导致焊接结构的密封性和使用寿命就会受到影响。因此,力控技术是实现机器人精细打磨的关键。通过实时监控和调节打磨力,可确保打磨质量达到高标准。此外,通过选择合适的打磨工具、路径规划和优化工艺参数等措施,可以有效减少人为误差和打磨损伤,以期为相关实践提供参考和借鉴。

一种液压阻尼器力控疲劳试验控制模型

力控疲劳试验是成品液压阻尼器力学性能检测的重要试验类型之一,但是目前国产疲劳试验机针对液压阻尼器力控疲劳试验尚无成功的试验案例。文章从液压阻尼器阻尼力值反馈特性和力控疲劳试验要求进行分析入手,提出一种新的力控疲劳试验控制模型,并通过实际试验实践验证。新的力控疲劳试验控制模型可以满足液压阻尼器力控疲劳试验要求,达到良好的试验效果。

基于机舱负载特性的力控伺服加载系统仿真分析

民用运输机具有集装化运输能力的同时有着高效率、高机动性等优势,得到了远程运输领域相关研究人员的重视。其承载能力、重心平衡与飞行安全均受到机舱负载特性的影响,因此需要使用加载系统对机舱进行加载实验,为确定运输机负载性能、故障排除和后续构型改进提供指导建议。针对机舱载荷模拟加载控制,设计了一种力控伺服加载系统的机械结构与加载方式,并基于系统控制模型,分别对单套伺服缸与由多套伺服缸组成的加载系统进行了不同响应信号与工况下的负载特性仿真分析,表明该系统有着较快的跟踪速度和较高的跟踪精度,仿真结果可作为后续力控伺服加载系统设计及深入研究的依据。

基于PLC和力控的地铁屏蔽门系统设计

在轨道交通系统中,屏蔽门是乘客候车安全的重要保障之一。本文通过PLC和力控设计了一种地铁屏蔽门系统,使用PLC编程进行逻辑控制,实现了屏蔽门系统的基本功能(开门、关门),使用力控组态软件,实现了对系统的监控功能。最后,通过数据连接,将PLC程序和力控结合,实现通信。

基于力控组态软件实现交通灯倒计时界面控制的实训方案设计

文章以组态软件力控ForceControl V7.1为开发平台,完成了三种倒计时时间可设置的交通灯控制图形界面开发的实训方案设计。实践表明,功能实现所使用对象和脚本的设计方法众多、各有千秋,除了在窗口动作的运行周期编写脚本实现以外,还可以调用定时器、累计器等后台组件,在属性变化时添加脚本实现。同时利用力控强大的图形绘制、动画演示等功能将效果及时显现。如果通过IO设备组态和数据库组态便可实现力控与PLC或者单片机连接,从而达到控制实际的交通灯的功能。更进一步,如果通过传感器收集路口交通信息,通过大数据处理,实时控制红绿灯亮灭时间,将具有工程实际应用价值。尤其在实训方案设计中,通过不同方法的实现,可以加深实训者对窗口、控件、组件、后台组件、动作、脚本等概念的理解与应用,同时可以拓展其发散思维。

基于力控的助力双轮拖车载荷

为拓展四足仿生机器人的运输能力,提出一种助力双轮拖车载荷构型,自带动力并由四足仿生机器人牵引,从而获得更大的运输能力,同时兼顾整体的灵活机动能力,具备一定的越野能力。通过分析其运动学和动力学特点,建立双轮拖车载荷的动力学仿真模型,提出基于力控的助力控制算法,并以此为依据设计双轮拖车载荷实物样机,在该样机上对算法进行验证。实验结果表明,助力双轮拖车载荷可以在满载的情况下较好地响应四足仿生机器人的运动状态,并具有一定的越野能力,极大地拓展了四足仿生机器人的运输能力。

力控法兰的模糊PID恒力控制方法

针对工业机器人进行接触式作业过程中对末端接触力的要求,提出了一种基于力控法兰的末端恒力控制方法。对力控法兰进行了分析建模与参数辨识,设计了模糊控制与比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)控制并行的模糊PID控制器,通过Matlab仿真对纯模糊控制与模糊PID控制效果进行了对比,并研究了模糊PID控制器各参数对控制性能的影响。最后,搭建了基于Labview和外部设备互连(peripheral component interconnect,简称PCI)总线数据采集卡的实验平台,对力控法兰末端输出力进行了实验验证。仿真结果表明,纯模糊控制可提高系统响应性能,但存在一定的稳态误差。加入PID控制与模糊控制并行控制后,仿真与实验证明,阶跃响应的稳态误差消除,正弦跟随效果明显改善,恒力控制输出力在期望力F=10N时波动误差为±0.8N。因此,通过模糊PID控制可实现力控法兰末端的恒力控制,具有较好的动态响应性和跟随鲁棒性。

液压驱动单元力控系统建模及其性能影响因素研究

以四足机器人关节驱动器-液压驱动单元为研究对象,依据液压驱动单元的结构组成原理,采用机理建模的方法,建立其力控系统数学模型,该模型包含了基于辨识得到的伺服阀三阶传递函数、伺服阀的压力-流量非线性环节、伺服缸两腔容积变化因素等。建立液压驱动单元力控系统框图,并利用MATLAB/Simulink平台建立其仿真模型,采用实验测试与仿真分析相结合的方法,研究不同工作参数和不同给定信号下的液压驱动单元力控性能。研究结果表明:比例增益、供油压力、力阶跃量及正弦频率等参数均会对液压驱动单元的力控性能产生影响,该研究工作对四足机器人各关节高性能的力控方法研究提供了理论和实验基础。

基于机器人视觉和力控技术的汽车轮毂打磨系统研究

该文概述轮毂打磨工艺及汽车轮毂打磨系统,阐述基于机器人视觉与力控技术的汽车轮毂打磨系统的应用价值,探讨基于机器人视觉与力控技术的汽车轮毂打磨系统的设计与实现,包括系统整体架构设计、机器人视觉与力控技术融合及机器人系统的控制算法设计,并提出发展建议,包括优化机器人视觉系统、提升力控系统的智能化水平和灵活性、研发通用机器人夹具和工装及应用人机协作技术,以提高产品质量和生产效率。

力控和位置反馈型线控转向系统双向控制策略

针对线控转向系统中角传动比和力传动比控制存在耦合的问题,在研究线控转向系统结构和动力学特点的基础上,综合传统遥操作机器人双向控制策略的优点,并分析其对于线控转向系统控制的适用性,提出了力控和位置差反馈型线控转向系统双向控制策略,设计了路感电动机和转向执行电动机闭环控制方法。通过实车试验验证了所设计的双向控制策略有效性。结果表明,提出的控制策略可以满足转向系统控制精度,从而保证整车的转向性能。

基于力控6.0的多功能摩擦磨损智能测试系统研究

针对当前摩擦磨损测试系统软件通用化程度低的问题,介绍了力控组态软件在该领域的应用。在分析多功能摩擦磨损试验机硬件组成的基础上,重点阐述了系统的软件实现,通过对I/O设备的配置,以及对数据采集点的组态,使测试软件与硬件设备无缝结合,实现了上位工控机对摩擦磨损试验机的实时监测与控制,开发了一个界面直观、功能齐全的智能化测试系统。

机器人柔顺力控装置研究

机器人自动化抛光过程中,工具与工件间的接触力控制尤为重要。基于主动柔顺控制的原理,提出了面向工业机器人的柔顺力控装置及控制方法。进行了系统的结构设计和动力学建模,基于BP神经网络PID算法,设计了该柔顺力控装置的自适应控制策略。最后进行力控跟踪实验,实验结果表明,柔顺力控装置能够保证打磨过程中工件与工具之间的接触力恒定,进而提高表面加工质量。