基于模糊PID的直线音圈电机位置控制系统的研究

在现代工业中,直线音圈电机位置控制系统要求更快的响应速度,更高的精度,传统的PID控制越来越难以满足工业要求。基于PID控制和直线音圈电机的电平衡方程和力平衡方程,提出模糊控制与PID控制相结合的控制方法,实时调节PID的参数,实现系统的快速响应和高精度。仿真结果表明,采用模糊PID控制方法控制直线音圈电机,系统响应速度快、控制精度高,更加满足现代工业要求。

基于dsPACE的直线音圈电机模糊PID控制研究

针对直线音圈电机在运动过程中受负载扰动等非线性因素的影响时,常规PID控制参数不能在线整定难以满足系统性能指标要求,提出了模糊PID参数自整定位置控制策略。结合实验室ds PACE的硬件配置,在MATLAb/Simulink中设计了平均值滤波和可调占空比双路互补PWM波发生子系统。仿真和实验结果表明,基于ds PACE直线音圈电机控制系统设计合理,能快速实现控制算法的验证。与常规PID控制相比,模糊PID参数自整定控制具有更好的电机响应性能,对负载扰动有良好的鲁棒性。

基于直线音圈电机运动平台的线性自抗扰控制研究

运动平台是机床设备中重要的组成部分,广泛使用的机械导轨式运动平台定位精度难于突破微米级,摩擦是影响机械导轨式运动平台定位精度的主要原因。为解决摩擦作用导致的运动平台动态性能难以提升的问题,针对直线音圈电机运动平台设计了一种线性自抗扰控制器。将PD控制器和带模型信息的扩张状态观测器相结合,带模型信息的扩张状态观测器可以根据控制输入量和位置误差估计出平台运动过程中受到的摩擦力,并在控制输入量中进行补偿。该观测器很好地补偿了摩擦扰动,从而提高了系统的鲁棒性和跟踪性能。仿真实验表明:该线性自抗扰控制器与PID控制器相比,可有效提高直线音圈电机运动平台的动态性能。

直线音圈电机结构设计与数学建模分析

音圈直线电机是一种将电能直接转化为直线运动而不需要任何中间转换机构的特种电机,由于具有体积小、质量轻、高响应等一系列优点,因而在一些精密领域及快速响应场合得到了广泛的应用。文章重点介绍了一种自主设计的音圈电机的结构,并且在分析动态特征的基础上通过数学推导建立了比较精确的数学模型。

扁平直线音圈电机伺服控制系统设计

针对狭小空间直线运动的伺服系统,本文设计了一种扁平截面直线音圈电机,并采用鲁棒跟踪控制策略,将抖动信号等效为一种有界扰动,通过广义系统的状态反馈控制器,克服不确定性扰动的影响,保证系统的鲁棒性。仿真结果表明,该伺服系统及控制方法能够准确地跟踪输入信号,并降低了扰动和参数变化对系统性能的影响,有效提高了伺服性能和鲁棒性。

音圈直线电机滑模变结构控制方法

为了消除音圈直线电机的非线性摩擦特性对系统定位精度的影响,利用机理建模方法建立线性模型描述音圈直线电机系统的幅频及相频特性并采用最小二乘法辨识模型参数。此外,采用摩擦力测试和牛顿第二定律得到系统的等效非线性项参数,利用辨识得到的线性模型与等效非线性项参数,设计了一种含有等效非线性控制项的滑模变结构控制器。实验结果表明,提出的控制方法能够改善音圈直线电机的定位精度,并提升了系统的动态性能。

MF型音圈式直线电机最小拍无纹波控制

简要地介绍了MF型音圈式直线电机的结构形式 ,并针对特殊的输入 ,应用最小拍无纹波控制的方法设计了控制器对系统进行控制 ,取得了较好的效果。

基于音圈直线电机的非圆车削加工进给系统研究

以中凸变椭圆活塞为例,研究了非圆截面零件的车削加工成形原理,在分析了加工过程中对刀具进给的要求的基础上,设计了以音圈直线电机直接驱动刀具的伺服进给系统,并实现了高速往复运动控制,最后在搭建的试验平台上模拟加工椭圆横截面,试验结果验证这套进给系统方案是可行的。

基于音圈直线电机的非圆车削加工技术研究

针对非圆零件车削加工对电机响应速度的要求,设计了一种采用音圈直线电机直接驱动刀具的伺服机构,并构建了伺服控制系统,在搭建的实验平台上,以中凸变椭圆活塞为例进行加工,实验结果表明,该设计方案可以满足非圆截面零件的车削加工要求。

基于音圈直线电机的脉动生物反应器的驱动方法

脉动生物反应器能够模拟在体心脏瓣膜的流体力学特征,产生搏动性液体,为组织工程心脏瓣膜提供良好的体外培养环境,使得组织工程心脏瓣膜的表皮细胞在植入人体后能够经受人体内高速血流的冲击,不易脱落。为了实现模拟心脏搏动的功能,脉动生物反应器采用音圈直线电机作为系统的动力源,并以STM32微控制器、PWM驱动电路、H桥驱动电路和触摸屏等构成驱动控制系统。经过实际测试,该动力系统响应迅速、运行稳定,能够产生满足人体血流环境的流量和压力差。该驱动控制系统机械结构简单无中间转换机构有利于系统集成化,使用中噪声小,为脉动生物反应器提供临床应用从技术上铺平道路。

转臂式音圈电机的研制

一、引富中、大容量温切斯特硬磁盘驱动器中,广泛应用音圈电机作快速、精密磁头定位系统的驱动元件。温盘中,磁头浮动高度很小(0.3微米),因而磁盘、磁头要密封于净化空间内,这要求电机的体积小。运动所占的空间也小。目前转臂式音圈电机较直线式音圈电机更为普遍。

基于FPGA和ARM的音圈电机式振镜驱动器设计

针对现有音圈电机式振镜驱动控制器存在的诸多不足,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)和进阶精简指令集机器(ARM),再配合外围电路的异构驱动控制方法,外围驱动电路依据工程需求对应设计。根据FPGA和ARM两种处理器各自的优势划分功能,其中ARM主要用于系统初始化、信号采样、模拟信号输出、位置环电流环闭环控制等,FPGA主要负责激光打标图象点数据集的处理、上位机通讯功能、与ARM之间的数据交换等。驱动电路仿真实验表明电路设计是合理的,可以达到所需要求。

基于PID算法的音圈电机位置控制系统设计

文中分析了音圈直线电机的数学模型,利用微处器结合模拟电路来设计驱动系统,并对PID控制算法及其噪声模型进行了分析。针对音圈电机在运行中存在的高频噪声干扰问题,提出了一种基于PID与Luenberger Observer观测器相结合的控制算法,该算法通过在电机负载增加一对反馈电阻来消除噪声,对比常规PID算法,该控制器算法不仅能够消除低频噪声,而且对高频噪声处理方面也有着明显的优势。在MATLAB/Simulink中建立了音圈电机仿真模型,仿真结果表明,对比常规PID算法,该算法在高频噪声方面具有更强的去噪能力,最后通过实验证明了该算法具有更好的位置定位效果。

基于音圈电机伺服控制的应用研究

随着电机控制技术的不断发展,传统的伺服电机控制方式已经不能适应高速度、高精度控制运动的要求,而直线电机的直接驱动方式由于取消了一切中间传动环节,具有结构简单、动态响应快、速度快、精度高、振动和噪音小等优点,在各类高速、高精度加工设备中具有广阔的应用前景。介绍了音圈式直线电机的结构特点和工作原理,阐述了音圈电机的伺服控制技术,并介绍了音圈电机在封装设备中的实际应用。

基于力补偿控制的音圈电机的力/位控制系统的研究

为了满足现代工业对音圈电机定位平台系统高速和高精度的要求,实现音圈电机对力、位控制高速和高精度的目的,基于直线音圈电机的数学模型,采用力补偿控制原理,设计了力补偿控制器,通过对电流环等的设计,实现了音圈电机负载力与控制电压信号的转化,从而精确快速地控制电机。实验和仿真结果表明,采用力补偿控制可以实现系统对力和位置控制指令的快速响应和跟踪。

Stewart并联机构主动隔振平台的非线性L_2鲁棒控制

以Stewart并联机构主动隔振平台为研究对象,提出一种非线性L_2鲁棒主动隔振控制方法.应用牛顿—欧拉方法建立了由直线音圈电机驱动的隔振平台的完整动力学模型.在模型非匹配不确定性的上界未知的情况下,充分考虑动力学模型的非线性特性、参数摄动以及未建模动态等因素对隔振控制的影响,设计了模型非匹配不确定性上界估计的调节律并推导出鲁棒主动隔振控制律.通过构造合适的存储函数,在理论上证明了系统的稳定性和满足L_2性能准则的隔振性能.仿真结果表明,该方法能有效地抑制6个方向的低频振动,得到满意的隔振性能.

一种新型家居用电动打钉枪的设计

提出了一种全新结构的家居用电动打钉枪设计方案,主要由三音圈直线电机、三角放大机构、控制组件、机壳、钉夹五个部分组成一个系统,其中三角放大机构包括连杆组、双导柱结构、滚动组件。当按下工作开关后,三音圈直线电机开始工作,连杆组与三音圈直线电机和滚动组件相连,推动滚动组件沿着导柱做直线运动,撞针随着滚动组件的运动将钉夹内的钉顶出枪嘴,与此同时控制组件将电流电流反向,使三音圈直线电机产生反向运动的力,实现复位,最终完成一次打钉过程。所设计的电动打钉枪具有推力大、精度高、寿命长、方便携带的优点。

Deduction of Design Equations for Durability Performance Improvement of Voice Coil Type Linear Actuator for Servo Valve Operation

The precise hydraulic valve is widely used in various industrial fields like aircraft, automobile and general machinery. Linear actuator is the most important device for driving the precise hydraulic valve. The reliable operation of linear actuator has effects on the overall hydraulic system. The performance of linear actuator relies on frequency response and step response according to arbitrary input signal. In this paper, the analysis for the components of linear actuator is performed to satisfy the reliable operation and response characteristics through the reliability analysis, and also deducted the design equations to realize the reliable operation and fast response characteristics of voice coil type linear actuator for servo valve operation through the empirical knowledge of experts and electromagnetic theories. The design equations are suggested to determine the values of design parameters of linear actuator as like bobbin size, length of yoke and plunger and turn number of coil, and calculated the life test time of linear actuator for verification of reliability of the prototype. In addition, for reducing the life test time, the acceleration model of linear actuator is proposed and the acceleration factor is calculated considering the field operating conditions. And then, the achieved design values are verified through accelerated life test and performance tests using some prototypes of linear actuators adapted in servo valve.