基于内置力执行器的铣削颤振的主动控制

高速加工中铣削颤振不仅降低工件的表面加工质量,严重时还会造成刀具或者其他加工部件的损坏,因此对电主轴铣削颤振进行控制具有重要的意义。为对电主轴铣削过程中的颤振进行有效控制,在双绕组无轴承感应电动机的基础上,提出一种具有内置力执行器的感应型高速电主轴结构,建立电主轴—刀具系统的有限元模型、动态铣削模型、双绕组感应型电主轴电磁力模型,在对具有内置力执行器的感应型高速电主轴电磁力进行解耦后,提出基于内置力执行器的电主轴铣削颤振的主动控制方案,通过仿真分析控制器的主要参数对电主轴铣削稳定性的影响。结果表明采用具有内置力执行器的感应型高速电主轴能够有效地提高电主轴铣削的稳定区域以及在抑制铣削颤振方面具有明显效果。

基于内置力执行器的砂轮不平衡振动主动控制

为了有效地控制由砂轮质量不平衡引起的不平衡振动,提出一种新的控制砂轮不平衡振动的主动控制方案,该控制方案中用来抑制振动的电磁力源于无轴承电机径向磁悬浮力产生的原理。首先研究双绕组感应型电主轴的结构及工作原理,径向控制力的模型及砂轮的受力模型,用有限元法建立了感应型柔性电主轴-砂轮的动力学模型,设计了感应型柔性电主轴-砂轮不平衡振动的主动控制系统,用有限元法分析当电机转子偏心和不偏心时,控制绕组电流加入对电机内部性能的影响,结果表明该控制方案完全可行并且对抑制砂轮端不平衡振动具有显著作用。

基于模式力的平面电机控制方法

半导体光刻加工中,平面电机的6个运动自由度之间存在着紧密的电磁和力学耦合,为实现对这6个运动自由度的解耦控制,首先提出了作为执行器的直线电机的电流控制模型,接着提出了执行器力、模式力的概念和基于模式力的解耦动力学模型。基于对样机的运动学和结构参数的合理假设,模式力法可使6个运动自由度的动力学模型之间不再存在耦合,且都为简单的2阶线性系统,可采用多种线性控制器来进行控制。针对样机,推导出了模式力矢量与执行器力矢量的关系矩阵以及平面电机的解耦控制框图,最后以X位置控制为例设计了PD控制器,并对基于模式力的控制方法的可行性进行了探讨。

三体随动跟踪式重力卫星姿态与无拖曳控制方法

采用非接触洛伦兹力执行器代替微推进系统,提出一种“质量块—载荷舱—平台舱”三体随动跟踪式重力卫星总体架构,避免传统低低跟踪重力场测量卫星设计中的质心波动与执行机构带来的动力学不确定性影响。其次,建立了该架构下的卫星姿轨耦合动力学模型,并在此基础上针对动力学非线性耦合项的影响,构建了一种基于带宽参数化自适应补偿的复合自抗扰控制方法,提升姿态与无拖曳控制性能。最后,采用数学仿真验证了所提出的重力卫星总体架构及其控制方法的有效性。仿真结果表明,该方法有效提升了系统的频域性能。

砂轮不平衡振动主动控制的实验研究

砂轮不平衡振动会影响工件表面的质量,降低砂轮的耐用度。为了降低由砂轮不平衡振动造成的危害,作者提出了一种内置力执行器的砂轮不平衡振动主动控制方案,并在前期进行了理论分析与研究。在此基础上,对内置力执行器电机的绕组参数及柔性电主轴-转子系统进行了设计;并借助DSP2812建立了砂轮不平衡振动主动控制的实验平台。在此平台上,对不同转速下砂轮的不平衡振动进行了主动控制的实验研究,证明了该主动控制方案在控制砂轮端不平衡振动方面的可行性,为进一步的应用研究提供了参考依据。