磁场对霍尔推力器气体电离率的影响规律研究

霍尔推力器的通道磁场是推力器核心设计因素,对工质电离率和性能有重要影响作用。为深入揭示通道中线磁感应强度峰值Bmax对气体电离率的影响规律与机制,以数值模拟方法进行研究。数值模型采用单元粒子方法 (PIC)结合蒙特卡洛碰撞(MCC)方法,同时考虑电子的近壁传导作用。为验证数值模型的精度和修正模型中的经验参数,在真空罐内开展推力测量试验,以推力的测量值和计算值进行对比,修正后的模型计算误差可控制在7.5%以内。在此基础上,针对霍尔推力器通道不同的Bmax对中性气体电离率的影响规律和机理进行数值分析,发现电离率对应Bmax的变化曲线存在4个阶段:缓慢升高、急速升高、浮动不变和逐渐降低,原因为电子运动路程和激发碰撞的“短板效应”在不同Bmax下对电离碰撞产生限制程度不同。

采用伺服电机的电子凸轮控制系统设计

针对传统机械凸轮存在的难加工、易磨损、难维护的问题,采用伺服电机设计了电子凸轮先进控制系统。该系统硬件采用德国倍福伺服运动控制实验平台,由嵌入式PC、数字伺服驱动器、永磁同步伺服电机、滚珠丝杠直线平台等组成,控制系统采用位置环、速度环、电流环三环控制模式,根据内部虚拟主轴的位移和电子凸轮表插值计算出了从轴伺服电机的位置指令、速度指令,模拟实际凸轮轨迹实现滚珠丝杠直线往复运动,并在上升和下降阶段采用五次多项式作为插值函数,保证了速度曲线、加速度曲线存在且连续,提高了机构运动性能。实验结果表明,采用电子凸轮方案后,丝杠在位移精度和反应速度方面均能获得良好效果,可以把跟随误差控制在0.005 mm内,证明采用电子凸轮代替原有机械直动推杆凸轮是可行的。

并联机器人运动路径算法和控制方法研究

首先,以台达运动控制器为核心配合台达伺服系统搭建并联机器人控制系统;其次,结合系统中距离传感器的位置反馈,设计了并联机器人对传送带上非固定位置物体抓取的运动路径算法;再次,应用Delta并联机器人的运动学逆解模型,规划出控制并联机器人动作的伺服电机的运动状态;最后,利用台达运动控制器内置的电子凸轮模块控制伺服电机的相关运动。该运动算法应用灵活,控制方法简单有效,适用于机器人动平台终端对转送带上非固定位置物体的精确定位和抓取。

卷烟包装机电子凸轮控制系统设计

以卷烟包装机械的推烟凸轮为研究对象,通过搭建伺服控制实验平台,进行电子凸轮设计,实现推烟杆的直线往复运动。设计采用软PLC技术、速度前馈策略和串联PID控制系统对伺服电机进行精确的速度与位移控制。通过分析实验数据可知,电子凸轮技术能够提升推烟凸轮的反应速度并且得到更高的位移精度,验证了使用电子凸轮技术能够很好地替代原有机械推烟凸轮。