宏指令控制的多轴系统研究及实现

目前工业现场控制中,大部分伺服控制系统都是通过运动控制器与伺服驱动器通信,如果现场需要根据加工情况临时修改伺服系统参数,就显得不便。为解决这一问题,介绍一种基于触摸屏的宏指令实现对工业现场多轴伺服系统的读取与设定,采用Modbus RTU协议与RS485的通信方式,实现对多轴系统进行同时的读写操作,对威纶触摸屏的ModbusRTU通信功能以及松下伺服驱动器的通信功能进行了较详细的介绍,并给出一种基于威纶触摸屏宏指令实现的多轴控制系统。文中介绍了系统的详细设计方案和过程,可为同类系统的设计及应用提供借鉴和参考。

基于命令滤波的多电机协同控制设计及多轴辊压系统应用

针对多电机同步驱动的调速及伺服系统高精度协同控制问题,设计了基于命令滤波反步技术及虚拟主轴同步控制策略的高性能协同控制方法。结合永磁同步电机动力学模型与直轴电流闭环为0的矢量控制策略,构建交直轴解耦的简化多电机模型。基于命令滤波反步技术,设计多电机协同控制器,避免传统反步法控制器设计过程中的项数爆炸问题。进一步采用虚拟主轴同步控制策略设计多个电机之间的同步反馈信号,避免“伺服打架”现象产生的额外能量损耗及机械结构损伤。将所设计控制方法应用在烟草多轴辊压系统中,通过实际生产数据验证了所提方法的有效性与优越性。

多轴旋转耳石复位系统治疗良性阵发性位置性眩晕观察及分析

观察、分析良性阵发性位置性眩晕应用多轴旋转耳石复位系统的临床效果。方法 选取62例于2022.05-2022.11就诊我院的良性阵发性位置性眩晕患者,根据治疗方式划分小组,小组组名分别为对照组、研究组,各有31例患者,对照组实施一般治疗,研究组实施多轴旋转耳石复位系统复位法,比对治疗效果。结果 治疗前两组VSI与DHI评分无差异,二次、三次、四次治愈率也无组间差异(P>0.05),治疗1周、2周后,研究组VSI评分与DHI评分结果均明显低于对照组。一次治愈率与总治愈率对比方面,研究组83.87%、96.77%,明显高于对照组64.52%、80.64%,复发率对比方面,研究组无复发患者,明显低于对照组复发率12.90%,以上各项指标对比均具有显著统计学差异(P<0.05) 结论 良性阵发性位置性眩晕应用多轴旋转耳石复位系统治疗具有显著作用,能够改善前庭症状,缓解眩晕状态,治愈率较高,能够预防治疗后复发情况,具有推广价值。

CANopen总线在多轴伺服系统中的应用

以施耐德自动化产品作为研究对象,通过TSX Micro系列PLC,Lexium05系列伺服驱动器,BSH电机和一些自动化平台,阐述了现场总线CANopen在运动控制系统中的应用,以及如何利用这种独特的CANopen总线来控制多轴伺服系统,最后详细描述了点到点运行模式,说明了如何完成定位功能。在实践应用中,该技术具有广阔的推广应用前景。

基于多轴同步控制系统的研究与应用

基于虚拟主轴的多轴同步控制技术,阐述了多轴同步控制技术的控制原理,介绍了基于虚拟主轴同步控制的控制方法,并基于此方法设计了多轴同步控制伺服系统,将此控制系统应用于MLCC叠层机设备中,取得了较好的实际控制效果。

基于DOE的多轴转向系统灵敏度分析

多轴转向系统采用转向臂与拉杆传递空间运动,各轴间转向车轮转角关系受一系列铰点位置影响。通过试验设计(Design of Experiment,DOE),建立转向系统动力学仿真模型,分析转向系统中各铰点在传递转向运动关系中的灵敏度。结果表明,边拉杆与梯形臂铰点垂向位置、摆臂横拉杆铰点横向位置、侧拉杆铰点横向位置、垂臂纵拉杆铰点垂向位置对转向系统运动关系有显著影响,为多轴转向系统设计与优化提供了依据。

多轴运动系统非线性轮廓重复跟踪的主从交叉耦合迭代学习控制

针对多轴运动系统非线性轮廓的重复跟踪,传统时域交叉耦合迭代学习控制器(Cross-coupled iterative learning control,CCILC)的设计,各轴间的耦合算子计算精度要求高,计算效率低.本文提出一种主从交叉耦合迭代学习控制方法.基于主从控制设计方法,主动轴采用时域CCILC,从动轴采用位置域交叉耦合迭代学习控制(Position domain CCILC,PDCCILC).保证各轴间运动同步性,同时减轻对耦合算子精确性的依赖.因而可以引入轮廓误差矢量法估算耦合算子提高计算效率.采用Lifting的系统时域矩阵展开方法对所提出的算法进行了稳定性分析和性能分析.基于一个两轴毫米级运动平台,三种典型非线性轮廓跟踪(即半圆、抛物线和螺旋线)的数值仿真和实验分析验证了所提出算法的有效性.

多轴旋转耳石复位系统治疗良性阵发性位置性眩晕的疗效观察

目的评价多轴旋转耳石复位系统治疗良性阵发性位置性眩晕(benign paroxysmal positional vertigo,BPPV)的疗效。方法将149例半规管型BPPV患者随机分为手法复位组(63例,其中后半规管BPPV 41例,水平半规管BPPV 22例)和多轴旋转耳石复位系统复位组(治疗椅复位组,86例,其中后半规管BPPV 63例,水平半规管BPPV 23例),分别行Epley法手法复位和多轴360°滚转治疗法治疗椅复位治疗,比较两组的一次复位治愈率及总治愈率。结果治疗椅复位组后半规管BPPV的一次复位治愈率和总治愈率分别为84.13%(53/63)、95.24%(60/63),手法复位组分别为75.61%(31/41)、87.80%(36/41),两组间差异均无统计学意义(P>0.05);治疗椅复位组水平半规管BPPV的一次复位治愈率和总治愈率分别为82.61%(19/23)、86.96%(20/23),手法复位组分别为54.55%(12/22)、59.09%(13/22),前者高于后者,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论多轴旋转耳石复位系统对后半规管BPPV的治疗效果与手法复位相似,对水平半规管BPPV的治疗效果优于手法复位。

采用强化学习的多轴运动系统时间最优轨迹优化

为实现多轴运动系统高速运动并解决电机动载荷过载的问题,提出了一种采用强化学习的时间最优轨迹优化方法。使用改进状态-动作-奖励-状态-动作(SARSA)算法和迭代交互法来寻找时间最优轨迹:通过改进SARSA算法与基于运动学模型建立的强化学习环境进行交互学习,找到满足运动学约束的初始策略轨迹;通过迭代交互法与真实环境进行交互学习,从而将电机动态载荷约束引入到强化学习环境中并对策略轨迹进行修正;最终得到满足电机动态载荷约束的时间最优轨迹。在自行搭建的两轴运动系统上进行验证,结果表明,改进SARSA算法优化得到的策略轨迹的速度和加速度曲线均在约束范围内,且经过10次迭代后的轨迹实际测量力矩曲线也在电机动载荷约束范围内,所提方法能够得到同时满足运动学约束和动力学约束的时间最优轨迹。

基于EtherCAT的多轴运动控制系统设计

针对多轴控制系统中的同步性问题,设计了一款基于EtherCAT的多轴运动控制系统,并提出了对主站和从站均采用实时操作系统的解决方案。对于EtherCAT主站,在嵌入式平台上,构建了基于Xenomai-Linux和Etherlab的主站方案,人机界面使用Qt来编写,EtherCAT从站采用的是u C/OSIII实时操作系统,通过抢占式内核保证了从站之间的数据实时性。通过主从站的双实时设计方案,保证了系统中多轴之间的同步性。实验结果表明,基于双实时操作系统的EtherCAT运动控制系统,连接便利,同步时间在微秒级别,具有很好的实时性。

重型载货汽车多轴转向系统多任务集成设计平台

为实现重型载货汽车多轴转向系统的集成化设计,开发了重型载货汽车多轴转向系统多任务集成设计平台。利用该平台对某8×4车型转向系统进行分析表明,其转向杆系多目标优化后车轮转角误差、悬架与转向杆系统的干涉、转向传动比不均匀性都得到改善,由此使得转向盘左右转动圈数及左右操舵力极限差值也分别减小,且整车双纽线仿真试验的横摆角速度幅值也趋于对称,整车操纵稳定性得到改善。

后路多轴螺钉-棒系统经侧块与椎弓根固定寰枢椎

目的探讨后路多轴螺钉-棒系统经侧块与椎弓根固定寰枢椎疗效。方法11例患者接受C1后弓和(或)侧块与C2椎弓根多轴螺钉-棒系统固定融合术。男8例,女3例。C1-2脱位7例,肿瘤2例,C1Jefferson骨折并横韧带断裂及C2齿突及椎弓骨折脱位各1例。9例有不同程度的脊髓压迫症表现。根据JOA评分平均为13.9分。所有患者术前行X线片、CT平扫与三维重建和MRI检查。结果10例C1采用经后弓和侧块固定,1例直接侧块固定。C2经椎弓根固定。所有螺钉位置良好,骨折与脱位复位固定满意,肿瘤切除后固定牢固,无并发症。11例获平均13个月随访,X线片显示寰枢关节无复位丢失,全部患者获得坚固融合。神经功能JOA评分改善率为79.3%。结论个性化选择显露和进钉方式,能保证C1与C2椎弓根螺钉植入的安全性与准确性。后路多轴螺钉-棒系统经椎弓根固定C1-2疗效满意。

主从分布式多轴控制系统同步采样机制研究

为满足多轴位控系统对各协调联动轴位置信号的同步采样精度需求,在主从分布式多轴运动控制系统架构下,提出采用FPGA实现基于自定义总线的"同步锁存、顺序读取"采样机制。在自主研发的主从分布式多轴运动控制系统实验平台上进行多轴位置信号同步采样实验。实验结果表明,所提出的同步采样机制可以有效减小顺序采样延时导致的编码器信号计数偏差;在八轴运动控制系统中各个运动轴接收到同步锁存信号的时延不确定性小于15 ns;在对1 MHz以内的光电编码器信号同步采样时两轴间的计数误差稳定在1个脉冲之内。由此验证所提出的多轴同步采样机制能满足位置信号的同步采样要求,保证在轴数增加的情况下不会对同步采样精度产生过多影响。

基于模拟退火的PID参数整定方法及其在多轴运动控制系统的应用

针对多轴运动控制系统中电机控制存在扰动的问题,提出了一种基于模拟退火算法的PID控制器参数整定方法来实现多轴运动控制系统的稳定控制,并给出了具体的实现方法,该方法可有效消除多轴运动控制系统轨迹跟踪的稳态误差,具有满意的ITAE积分性能;同时,整定过程中PID控制器的参数可被限制在一个较小的范围内,减少了对实际机械系统的损害。

基于VMD-AR谱的多轴转子系统故障特征信息提取方法

为了解决现有分解方法在近频部分产生模态混叠的问题,提高时变参数模型对故障信号直接诊断的准确性,研究了多轴转子系统的典型故障信号分析方法.提出了基于变分模态分解(VMD)和AR谱相结合的故障特征信号分析方法;采取瞬时频率均值法选取VMD中的分解模式数k.经VMD分解产生固有模态函数(IMFs),采用AR谱对IMFs分量进行特征提取,分析典型故障模式相对应的特征频带.结果表明:基于VMD-AR谱的故障特征提取方法解决了分解模式数k的选取难题,避免k值的经验选取;VMD能够抑制信号分解近频部分的模态混叠,而AR模型克服了Hilbert分离算法存在的加窗效应,在频带划分上具有较强的分辨率.该方法可有效进行故障特征提取,并为改进的粒子群优化算法的混合核支持向量机算法提供特征信息.

非标多轴联动数控系统的开发

提出了一种以IPC和高性能多轴运动控制器为基础构成非标多轴数控系统。介绍了系统的软、硬件构成及如何开发系统的用户化界面软件。

5轴底盘油气悬架及转向系统仿真平台开发

分别利用多体仿真软件ADAMS、流体仿真软件AMESim和数学软件Matlab各自的优点,开发了5轴全路面起重机底盘油气悬架及电液辅助转向系统多学科联合仿真平台。本平台具有参数化自动建模和电液、机械系统的联合仿真功能,应用此联合仿真平台可缩短产品研制周期、降低研制风险、提高设计效益,并为产品性能数据的积累提供软件平台。

多轴螺钉棒系统治疗下颈椎骨折脱位

2007年3月～2011年1月，笔者应用多轴钉棒系统固定治疗11例创伤性下颈椎骨折脱位患者，临床效果满意，报道如下。1材料与方法1．1病例资料本组11例，男9例，女2例，年龄38～61岁。

后路多轴螺钉-棒系统治疗上颈椎骨折脱位

目的探讨后路多轴螺钉-棒系统经椎弓根内固定治疗寰枢椎骨折的疗效。方法11例上颈椎骨折患者接受C1后弓与C2椎弓根多轴螺钉-棒系统固定融合术。术前均行X线片、CT三维重建和MRI检查。结果所有螺钉位置良好,骨折与脱位复位固定满意,无椎动脉、脊髓损伤等并发症。11例均获随访,时间3～21(13±2.1)个月,X线片显示寰枢关节无复位丢失,全部患者获得坚固融合。结论后路多轴螺钉-棒系统治疗C1-2骨折脱位疗效满意。

七轴全地面起重机电液助力转向系统能耗分析

针对七轴全地面起重机电液助力转向系统能耗高的问题,在考虑了油源因素对多轴转向系统能耗和效率影响的基础上,对起重机多轴转向系统的能耗特性进行了研究。首先,建立了起重机单轴转向系统能耗模型,并基于Ackerman定理,分析了多轴转向系统中各转向轴的转角关系,从而建立起了其多轴转向系统能耗模型;然后,设计了一种包含转向信息的新型能耗测试循环系统,并通过仿真的方式,分析了泵源压力和转向模式对行驶工况下多轴转向系统的能耗影响规律;最后,提出了一种适用于起重机多轴转向系统的多级压力源切换转向节能方案。研究结果表明:泵源压力和转向模式的选取对起重机多轴转向系统能耗有直接的影响;根据设计的多级压力源切换转向节能方案,各轴可实现随负载和转向模式的变化进行分级调压,从而可以实现多轴转向系统的节能,并为其他一源多驱液压系统的节能优化提供一定的借鉴依据。