电子衡器的自动零跟踪技术

介绍了单片计算机控制的电子衡器常用的自动零跟踪处理的原理、方法。

永磁直线同步电动机的变增益零相位H_∞鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统,提出了一种将变增益零相位误差跟踪控制(VGZPETC)和H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略,以解决系统的快速而精确的跟踪性能和抗扰性能之间的矛盾。变增益零相位误差跟踪控制器克服了建模误差、系统参数变化等的影响,保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而H∞控制器克服了负载扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性能。仿真结果表明,该方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性。

基于零相位误差跟踪控制器的轮廓误差交叉耦合控制

针对高精密轮廓加工,在分析系统轮廓误差的基础上,通过减小跟踪误差来间接减小轮廓误差,提出了将交叉耦合控制器和零相位误差跟踪控制器相结合的控制策略。交叉耦合控制器用以增加各轴之间的匹配程度,以减小轮廓误差;零相位误差跟踪控制器作为前馈跟踪控制器,提高了快速性,使系统实现准确跟踪。仿真结果表明所提出的控制方案是有效的,能达到良好的轮廓跟踪效果,从而提高了轮廓加工精度。

永磁直线同步伺服电机的零相位二自由度H_∞鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统,提出了一种将零相位误差跟踪控制(ZPETC)和H∞鲁棒控制相结合的二自由度鲁棒跟踪控制策略,以解决系统的快速而精确的跟踪控制性能和抗扰性能之间的矛盾。零相位误差跟踪控制器保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而H∞控制器克服了负载扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性能。仿真结果表明,该方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性。

旋转机械阶比分析中的零相位跟踪滤波法

提出了一种用零相位数字滤波实现阶比跟踪滤波的新方法,与传统的以硬件实现的阶比跟踪滤波方法相比,该新方法有无需跟踪滤波硬件、用纯软件的方法实现和对原始采样信号不产生相位移动等优点。详细讨论了这一方法的理论依据和算法,在算法中提出了数据分段重叠滤波方法,有效地抑制了一般分段数字滤波产生的边缘效应。仿真试验和实际测试验证了方法的正确性和有效性。

永磁同步电动机伺服系统自校正零相位误差跟踪控制

针对基于零相位误差跟踪控制器(ZPETC)的永磁同步电动机伺服系统易受系统参数变化的影响,本文采用递推最小二乘法对永磁交流伺服系统的转动惯量和粘滞摩擦系数进行了在线估计,并利用根据辨识得到的转动惯量与粘滞摩擦系数对ZPETC进行在线调整,使系统在参数变化时仍然具有良好的跟踪性能。为了克服负载转矩突变对伺服系统的不良影响,还设计了一个参数可以根据辨识得到的转动惯量和粘滞摩擦系数自动更新的负载观测器,该观测器可以使系统在参数变化时仍然能够精确地观测系统的负载转矩,进行精确的前馈补偿,从而大大提高了伺服系统的抗干扰性能。仿真结果表明,此控制方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性。

零相差跟踪控制器增益特性处理技术

零相差跟踪控制系统增益误差随频率升高而增大,同时零相差跟踪控制器对高频噪声有放大作用.为了解决以上问题,本文研究了一种对零相差跟踪控制器增益特性的处理方法.采用了求解优化问题的思想,通过对优化目标函数及约束条件的设置,使设计得到的补偿器具有低频段增益误差补偿,高频段增益衰减的性能.文中详细介绍了补偿器的设计过程,理论推导了参数计算公式.比较仿真结果表明,所设计的补偿器有效地提高了轨迹跟踪精度,减小了控制器输出噪声含量,有利于提高运动平稳性,对工程实践具有参考价值.

基于开放式数控系统的零相差跟踪控制

在RTX660数控机床上实现了基于PA(power automation)开放式数控系统的零相差跟踪控制(ZPETC)。首先利用PA系统的二次开发功能,采用伪噪声序列和最小二乘法对进给系统模型进行了辨识,根据辨识的系统模型设计了零相差跟踪控制算法。将零相差跟踪控制算法嵌入开放式数控系统的插补器内,实时对插补数据进行计算和校正,改善机床进给系统的运动控制性能。实验证明,通过该方法能够有效改善机床进给系统的频域特性和单轴跟随精度,通过两轴联动加工实验验证,证明该方法能够显著提高数控机床的多轴联动加工精度。

基于零相位误差跟踪的直线伺服系统重复控制

永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统在跟踪周期性输入时,PMLSM的端部效应和摩擦力所造成的周期性推力波动影响系统的跟踪精度。同时,电动机本身所存在的响应滞后会造成输入与输出之间的相位差,影响系统的跟踪性能。为达到零相位误差跟踪的目的,速度控制器采用伪微分前馈反馈(PDFF),位移控制器采用零相位误差跟踪重复控制(ZPETRC),将重复控制(RC)和零相位误差跟踪控制(ZPETC)相结合,重复控制用以抑制周期性跟踪误差,零相位误差跟踪控制用以减小系统的相位差,实现对周期性输入信号的精确跟踪。理论推导与仿真结果表明,该控制方案有效地抑制PMLSM伺服系统的周期性跟踪误差,补偿了时间滞后所造成的相位误差,使系统对周期性输入信号具有良好的跟踪特性。

基于最少拍无波纹的零相位误差跟踪控制在精密直线位移装置中的应用

为使精密直线位移装置控制系统的输出响应能够准确而且快速地跟踪输入指令,同时消除由直接驱动带来的负载扰动、切削力波动等因素对系统性能造成的不利影响,针对用于非圆截面零件数控车削的精密直线位移系统,提出一种基于最少拍无波纹控制的零相位误差跟踪控制(Zero phase error tracking control,ZPETC)方案。该方案既能消除不稳定零点导致的系统相位误差,又能提高系统的响应速度。仿真结果表明,基于最少拍无波纹控制的ZPETC方法,有效地改善系统的跟踪性能。系统对于正弦信号的稳态跟踪误差可以达到±0.5μm,其阶跃响应准确且速度快。与一般精密直线位移装置的控制方法相比,此方法能提高系统的跟踪精度,同时具有良好的抗干扰能力,具有广泛的应用前景。

电动车回馈制动的零相位误差跟踪控制研究

电动车回馈制动的特性对控制策略提出了越来越高的要求,为提高系统的控制精度和响应速度,将零相位误差跟踪控制(ZPETC)引入电动车回馈制动控制中。分析了ZPETC的控制原理,设计电动车回馈制动的ZPETC控制系统,建立了仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明ZPETC可以十分有效地提高电动车回馈制动跟踪效果,将具有广泛的应用前景和实际意义。

采用误差估计补偿的改进型零相位误差跟踪控制

针对伺服系统中零相位误差跟踪控制器(ZPETC)对系统建模误差和参数变化非常敏感的缺点,提出了一种改进型ZPETC设计方法.将信号估计器估计的跟踪误差和系统实时误差作为ZPETC的输入信号,控制器针对系统的跟踪误差进行实时补偿,从而减小零相位误差跟踪控制器受系统参数变化的影响,同时采用低通滤波器(LPF)来消除误差信号中的高频噪声.理论推导与仿真结果表明,该方案在保持伺服系统零相位滞后的同时,减小了系统的跟踪误差,提高了系统的跟踪精度.

数控机床进给运动的零相位跟踪鲁棒控制

将零相位跟踪控制(ZPETC)和扰动观测器(DOB)结合,给出了适合高性能数控机床进给运动的零相位跟踪鲁棒控制方法,并讨论了该控制算法的特点。仿真结果证明算法是可行和有效的。

基于光纤陀螺的舰载光电系统零值自跟踪稳定方式研究

从光纤陀螺的固有特性入手,结合舰载光电系统实现瞄准线稳定的需求,对基于光纤陀螺的瞄准线稳定控制系统进行了分析研究。针对船摇类扰动的作用机理,提出了基于速率光纤陀螺的舰载光电系统零值自跟踪的瞄准线稳定方法。

基于零相位误差跟踪的月球车姿态模拟器控制

在月球车姿态模拟器控制中,常规的反馈控制仅利用了当前控制时刻的信息,当目标输入变化时,会因控制滞后而产生跟踪误差,因而仅利用常规的反馈控制不能满足高精度跟踪的要求。本文研究一种基于零相位误差跟踪的月球车姿态模拟器控制,该方法极大地增强了输出响应对指令的跟踪能力,同时滞后误差也大大减小,证明了零相位跟踪控制在月球车姿态模拟器控制中的优点,并通过了实验验证。

变增益零相位跟踪控制交流位置伺服系统研究

针对交流位置伺服系统中零相位跟踪控制器对建模误差、系统参数变化相当敏感的缺点，提出了一种简单有效的设计零相位跟踪控制器的方法──变增益零相位跟踪控制，仿真结果表明，采用这种零相位跟踪控制器来减少位置伺服系统的跟踪误差是十分有效的．

输入受限非线性系统的自适应零误差跟踪控制

针对非线性系统面临的不确定动态、未知外部扰动和输入受限问题,提出了一种考虑输入饱和的零误差跟踪控制器。首先将系统的未建模动态和外部扰动综合为有界的“总扰动项”,进而设计控制律和自适应律补偿这一扰动项,使跟踪误差渐进收敛至零而不仅仅收敛至有界的紧集内。相比于传统的考虑不确定动态和外部扰动的非线性控制方法,所提控制方法的控制器结构更加简单,跟踪精度更高。此外,通过设计辅助误差补偿系统,使得控制器能较好地应对输入饱和情形,在饱和情形消失后,补偿信号能够渐进收敛至零。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

零相位跟踪预测自学习复合运动控制系统研究

提出了一种结合了零相位跟踪控制与预测自学习控制的零相位跟踪预测自学习复合控制方案,并将它在运动控制系统中进行了实验研究,结果表明,对于周期性的位置指令信号输入,这种控制系统能够从第一个指令周期开始就具有比较小的跟踪误差,而且误差还会周期性减小,具有比单独的零相位跟踪控制或者预测自学习控制更好的控制性能。

高速雕刻头的零相位误差跟踪控制研究

针对凹版印刷电子雕刻制版设备中关键零部件的控制问题,对工作频率为8 000 Hz的雕刻头进行了零相位误差跟踪控制研究。基于DSP和FPGA,开发了伺服刷新周期为1μs的实时运动控制平台,建立了双质量-弹簧系统动力学模型,采用扫频方法获得了系统幅频和相频响应特性;基于子空间方法,建立了精确数学模型,并基于系统数学模型,提出了采用低通滤波器限制控制器输出的零相位误差跟踪控制;通过仿真确定了低通滤波器带宽。研究结果表明:该控制器改善了系统的阶跃响应动态特性,提升了系统响应速度,系统上升时间减少了25μs;并抑制了谐振振动,验证了该控制算法的有效性和工程可实现性。

称重仪表中疏失误差和零漂的克服

本文介绍了称重仪表在设计中对疏失误差克服的莱特准则和如何有效地克服仪表零漂移误差的方法和具体步骤。