数控机床伺服驱动系统的多电机同步控制策略

以数控机床伺服驱动系统的多电机同步控制为研究对象,提出了一种基于多交流伺服电机的同步控制策略。此策略将虚拟主轴和偏差耦合的同步控制方式相结合,并加入反向传播神经网络比例积分微分控制以及自适应鲁棒控制。通过搭建Matlab/Simulink仿真平台模拟了系统的运行状态。结果表明,所提同步控制策略具有良好的同步性能和伺服效果,在提高多电机联动系统的控制精度和响应速度、减少摩擦和齿隙的影响以及增强系统鲁棒性方面表现出优越性。

考虑未知惯量与不平衡力矩的四电机同步驱动伺服系统容错控制

针对四电机伺服系统中单个电机的故障,提出了一种基于命令滤波反步法的容错控制方案。首先,建立带有未知惯量和不平衡力矩的故障伺服系统动力学模型;随后,采用命令滤波反步技术进行控制器设计,构建误差补偿系统提高控制精度;此外,利用神经网络处理故障电机引起的非线性扰动,并设计同步误差信号实现系统的同步控制;最后,基于Lyapunov稳定性理论证明单电机故障情况下闭环系统的稳定性,设计仿真验证了所提控制方法的有效性及优越性。

基于伺服电机的PE管全自动热熔焊机控制系统研制

【目的】传统液压全自动热熔焊机由于液压机的使用存在体积大、重量大、耗能高及环境污染等问题,需要进行改进研发。随着伺服技术的快速进步,现代伺服电机能够提供更高的扭矩,同时具备卓越的控制精度、运行稳定性和过载能力。与传统液压机相比,伺服电机具有体积小巧、重量轻便及节能环保等显著优势。目前,在众多应用领域,伺服电机已经逐渐取代了传统的液压机,成为新一代的动力来源。因此,可基于伺服电机对传统液压全自动热熔焊机进行改进研发,而基于伺服电机研发的PE管全自动热熔焊机与原有液压全自动热熔焊机在设备结构、动力转换方式及控制方式上存在显著差异,需要重新研制控制系统。【方法】根据此需求,文中所研制系统采用昆仑通态嵌入式工业触摸屏作为主控装置,并以此为基础搭建了伺服系统、热板升降系统及温度采集与控制系统,最后根据系统特点进行相应的控制软件设计。【结果】该文提出了一种更适用于该设备的新型焊接工艺。【结论】通过多次焊接测试和拉伸试验验证,该控制系统能够使基于伺服电机研发的PE管全自动热熔焊机按标准工艺和新工艺进行合格的PE管焊接,并且当使用新工艺进行焊接时,能够降此设备使用低能耗同时延长设备使用寿命。

基于复合连续终端滑模控制的永磁同步电机位置伺服系统

为了提高永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统的动态响应和抗负载扰动能力,提出一种基于高阶滑模观测器(HOSMO)的复合连续终端滑模控制(CTSMC)策略。首先,建立一个针对速度状态和集总不确定性估计的HOSMO。其次,通过引入状态和干扰估计信息构造基于积分器的终端滑模面,使系统能够精确跟踪期望轨迹。最后,通过综合趋近律和扰动前馈补偿技术,得到复合滑模控制(SMC)器。实验结果表明:所提出的控制策略能够有效地提高PMSM伺服系统的跟踪和定位性能,并且具有良好的鲁棒性和抗扰能力,能够在实际应用中取得良好的控制效果。

一种高速永磁电机动力装置控制系统设计

高速永磁电机相比于普通电机具有转速更快、体积更小、工作效率更高、成本更低的优势,在近几年科学技术的迅猛发展中得到了越来越多的应用,成为制造行业中的一个重要装备。高速永磁电机动力装置设计包括了电机设计和控制系统设计等部分,本文主要对其控制系统进行分析设计。

双电机混动系统驱动模式动力性切换控制研究

为改善某新型双电机混合动力系统动力性,确保能够发挥车辆最大动力,本文对双电机串并联系统结构进行分析,介绍纯电、串联、并联三种驱动模式,并设计实时计算混动系统纯电能力、串联能力、并联能力的模型,通过驱动模式动力性切换控制策略,选择能力更大的驱动模式并切换,以满足动力性需求。对该控制策略进行实车测试,结果表明:在当前驱动模式不满足驾驶员扭矩需求时,该系统能有效地向能力更大的驱动模式切换,切换完成后整车动力得到提升。

考虑电压电流限制的伺服电机无纹波转矩控制

针对伺服系统无刷电机正弦电流转矩控制纹波较大的问题,提出了一种无刷伺服电机在任意反电动势波形下的无纹波转矩控制,实现了电机驱动器在有限电压、电流范围内的功率损耗最小。首先,建立了有限电压、电流范围内的电机模型,推导了电压、电流范围边界的不等约束条件;其次,利用拉格朗日乘数法求解等效二次规划问题,提出了最优转矩控制策略;最后,在三相18极同步电机的实验平台上进行了3种情况的实验验证。结果表明,所提控制策略在相电压、电流饱和时,仍能实现转矩的精确控制,输出期望转矩;在发生单相故障时,可以隔离故障相,同时通过优化励磁电流使非故障相达到预期的转矩输出,减小了转矩纹波。

基于扩张状态观测器和抗饱和输入的伺服电机等效反步滑模控制

为了提高伺服电机系统的动态响应速度、抗干扰能力,解决输入饱和的问题,课题组基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)和抗饱和输入(anti-saturation input,ASI)辅助系统设计了伺服电机的运动控制方案。首先,建立了伺服电机的数学模型,将系统阻尼和系统不确定性归为扰动,将扰动设为系统的扩张状态;然后在等效反步滑模控制(backstepping sliding mode control,BSMC)的基础上,引入了ASI辅助系统和ESO,解决输入饱和问题,并抑制内、外干扰;采用双曲正切饱和函数替换符号函数以减小滑模控制的抖振;通过李雅普诺夫稳定性方法检验所提出控制器的稳定性。最后,将基于ESO和ASI的等效反步滑模控制与比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制、滑模控制(sliding mode control,SMC)进行仿真对比。结果表明:相较于传统PID和SMC控制器,课题组所设计的控制器可以实现伺服电机的无超调快速响应,解决了输入饱和问题,并具有较好的抗干扰能力和减小输入冲击的作用。

飞机电推进系统高效能电机及其驱动控制技术

飞机动力系统的电气化是继机载二次能源逐步统一为电能之后航空电气化发展的重要方向和高级阶段,能够大幅提升飞机动力系统能量利用效率,是航空业绿色发展的重要途径。电机系统是飞机电推进系统的核心机电能量变换环节,高效能电机、电力电子变换及其驱动控制技术是电推进飞机发展的基础支撑。该文从电推进飞机动力系统架构出发,分析电推进飞机电机系统的特征与要求。总结永磁同步电机、异步电机、电励磁无刷同步电机和超导电机4种类型电机在电推进飞机上的研究和应用现状,系统讨论电推进系统中不同类型电机和电机驱动器的关键技术。最后,展望新材料、新器件、新工艺、人工智能和综合热管理等技术对电推进飞机电机及其驱动控制技术发展的推动作用。

基于PLC和伺服电机的包装滑台系统设计

以可编程逻辑控制器(PLC)与伺服电机技术为基础,构建了一款适用于包装行业的滑台系统,旨在实现包装过程中对物品的准确定位和速度的精确调整。选取适宜的PLC型号开展程序设计以完成控制算法的系统实现,挑选与设置伺服电机以适应系统速度与位置精确调节的需求。在构建系统性总体架构的过程中,综合考虑了功效性、适应性与组件化因素,精心挑选并整合了核心部件。以期对提升包装企业的生产效能、削减生产开支以及推进行业的高质量发展具有重要意义。

一种PMSM位置伺服系统的动态建模与控制

本文根据永磁同步电机(PMSM)的基本电磁关系及其动态数学模型建立了位置伺服控制模型,按照闭环负反馈控制原理,设计了具有电流、速度、位置三闭环的位置控制系统。首先,根据PMSM矢量控制的特性,利用3S/2S和2S/2R的坐标变换理论,建立了位置伺服系统在同步坐标系下的动态数学模型,同时给出了按照转子磁场定向的位置控制策略和算法;其次,研究了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的数字实现,并根据电机的数学模型,在MATLAB/Simulink环境中构建了三环模型,同时搭建了基于DSP实验样机。在仿真和实验中直轴、交轴以及速度和位置均采用PI控制,在控制参数的整定过程中,遵循先内环(电流环),后速度环,再位置环的增量调试原理,实现了同步电机的位置闭环控制;最后,对仿真结果和试验结果进行了对比分析,说明了模型的正确性和有效性。

非最小相位法向电磁应力驱动快速刀具伺服系统轨迹跟踪控制

基于快速刀具伺服(FTS)的金刚石车削是复杂光学表面超精密制造的一种高效手段。为进一步提高具有非最小相位特征的电磁法应力驱动FTS的控制性能,将系统逆动力学补偿嵌入主控制回路中以改善被控对象动力学特征。对改善后的被控系统以比例微分积分(PID)和前馈补偿作为主控制器,并以基于内模原理的并联谐振控制器实现周期性轨迹的超高精度跟踪。考虑系统非最小相位特征,结合因子分解和镜像极点配置方法获得了系统稳定逆动力学模型。实验测试结果表明:该文所设计的控制方法,获得了1070 Hz(-3 dB)闭环带宽;100 Hz正弦轨迹实际跟踪误差小于±0.375%,并可对5 nm台阶轨迹进行稳定闭环跟踪,证明所设计的FTS控制系统可有效实现nm精度切削。

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。

伺服系统在ZJ17卷烟机盘纸张力控制中的应用

ZJ17 卷接机组是国内卷烟厂烟支卷制的主要生产设备,具有20世纪90年代初期国际先进水平。虽然ZJ17卷接机组具有运行稳定、消耗低、烟丝适应能力强等特点,但其供纸印刷系统的差动齿轮箱故障周期短,卷烟纸补偿装置的补偿精确性、稳定性、能力方面存在不足,系统维修费用偏高。采用伺服系统取代ZJ17卷接机组原机的卷烟纸张力装置,以提高设备运行稳定性。伺服系统的设计选型既要满足负载需求,又要考虑其对伺服系统性能影响和设备结构要求,本文通过计算伺服系统的转矩和功率要求,通过分析计算确定伺服系统的选型。

基于双驱动模型的雷达伺服控制系统设计

雷达伺服系统中天线转台需要较低的转速和较大的转矩,因此使用齿轮传动系统,但齿轮传动过程中齿隙的存在会降低伺服系统的性能。为满足雷达天线转台高性能的需求,设计并制作了基于双驱动模型的雷达伺服控制系统。首先对整个双驱系统的整体方案进行设计,阐述双电机消隙的原理,并对硬件和软件进行设计。最终通过硬件平台的搭建测试,双电机驱动伺服系统比单电机驱动伺服系统的性能有明显的提升。

基于矢量控制技术的伺服驱动系统

针对伺服驱动系统精度低、动态响应慢、稳定性差等问题,对双绕组永磁同步电机的矢量控制技术进行了深入的研究。优化和改进控制策略、系统硬件和软件程序。提出新的解决方案,设计伺服驱动系统。搭建试验平台,对系统进行功能和性能测试。实验结果表明:系统响应速度快、稳定性强,电机的控制精度和抗干扰能力也得到了明显提高,满足系统设计需求。

巡检机器人伺服控制永磁同步电机初始位置辨识方法

针对定位法识别永磁同步电机转子初始位置误差大,影响伺服控制对永磁同步电机的控制精度,导致变电站巡检机器人定位偏差大的问题,提出一种基于最大电流法的转子初始位置辨识方法,并应用到变电站巡检机器人伺服控制系统。以巡检机器人为测试对象,验证提出辨识方法的控制精度。测试结果显示,最大电流法的误差绝对值小于5电角度,能有效解决永磁同步电机堵转、失步和超步问题,具有较好的稳定性和可靠性。

基于复合控制的永磁同步电机伺服系统设计

由于传统的三环控制方法已不能满足伺服系统快速响应和高精度的要求,提出一种微分前馈和位置环带微分项的负反馈相结合的复合控制策略。针对负载扰动问题,设计带状态反馈误差微分项的负载转矩观测器。实验与仿真表明:该控制策略的跟踪精度更高,响应速度更快,抗负载能力更强。

基于变增益自抗扰控制的永磁同步直线电机位置伺服系统

为提高永磁同步直线电机(PMLSM)位置控制系统的跟踪性能和抗干扰能力,本文提出了基于变增益自抗扰控制的PMLSM位置伺服系统。首先,采用正切sigmoid函数设计改进微分跟踪器(ITD),提高系统的跟踪性能,并使用终端吸引子函数降低由高频信号引起的颤振现象,使得ITD抑制噪声能力更强;在扩展状态观测器(ESO)的增益项中设计变增益误差校正函数,并将其引入到非线性误差控制律(NLSEF)中,和ITD一起构成了变增益自抗扰控制器,以减小初始峰值误差,进一步提高系统的跟踪精度和抗干扰性能。仿真和实验结果可以看出,与传统ADRC相比,新方法的响应时间加快了0.65 s,突加负载时调节时间减小了0.16 s,位置跌落值减小了96.3%,可有效提高PMLSM位置伺服系统的动态性能、鲁棒性以及运行可靠性。

一种升压电机控制系统的设计及其在混合动力汽车上的应用研究

我国已经成为世界上第一大新能源汽车生产及销售大国,在新能源汽车中,占主导地位的是纯电动和混合动力汽车,混合动力汽车又分为普通混合动力汽车及插电式混合动力汽车。电机控制系统作为新能源汽车的三大核心系统之一,直接关系整车的动力性、能耗水平、安全性等。文章研究一种应用于混合动力车型的升压电机控制技术,阐述该升压电机控制系统的拓扑关系及优点,分析其分别应用于混合动力汽车(HEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)上的表现。