基于MEMD的双轴直线电机平台迭代学习控制

针对双轴直线电机平台交叉耦合迭代学习控制系统中的轮廓误差积累问题,提出了一种改进经验模态分解算法的控制策略。首先,设计单轴的PDFF位置控制器,以满足PMLSM的高精度定位需求;其次,设计了一种具备自适应调节特性的PD型交叉耦合迭代学习控制器;此外,针对经验模态分解算法的端点效应以及模态混叠问题,提出了一种基于交互直线延拓与互补集合经验模态分解的新型改进算法。该算法可以将各次迭代的轮廓误差进行分解,并剔除影响误差收敛的分量。经过仿真分析,对比传统迭代学习控制,所提方法具有更快的收敛速度,能够以较少的迭代次数实现双轴直线电机平台的高精度轮廓跟踪控制。

磁悬浮平台直线同步电动机悬浮系统的分数阶反步控制

为了提高磁悬浮平台直线同步电动机悬浮系统的性能,提出了一种分数阶反步控制策略。基于磁悬浮直线同步电动机(MLLSM)悬浮系统的运行机理,建立了其数学模型和状态空间方程;针对MLLSM悬浮系统的强非线性,通过非线性坐标映射对其进行输入输出反馈线性化处理;引入了分数阶理论构造分数阶虚拟稳定函数来提高系统的收敛速度和控制精度;设计了分数阶反步控制器,构造Lyapunov函数证明系统稳定性。仿真结果表明,分数阶反步控制能够提高悬浮系统响应速度,有效抑制不确定性扰动对悬浮系统的影响。

基于RBF的直线电机二维平台无模型自适应迭代学习控制

直线电机二维平台在运行中存在强耦合、负载扰动和实际控制模型无法精确获得等问题,对其跟踪精度影响较大。针对此问题,在利用具有学习功能的无模型自适应迭代学习控制并且不依赖系统精确数学模型的基础上,引入可以任意逼近非线性函数的径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络控制,对系统误差和未知外部干扰进行估计和补偿,进而提升直线电机二维平台的位置跟踪精度。仿真和实验结果表明,加入RBF神经网络后,实现了对期望输出的精度补偿,与无模型自适应迭代学习控制方案相比,跟踪精度和系统鲁棒性都得到了提高,证明了所提方案的准确性和有效性。

数控机床用直线电机伺服试验平台开发及应用

在分析数控机床用直线电机驱动伺服系统动态特性的基础上,概括了直线伺服系统抑制外部扰动、提高稳态精度、提高动态响应速率以及增强鲁棒性的先进控制策略,研制了数控机床用直线电机驱动伺服系统综合试验平台及其调试软件,最后,指出了直线电机在使用过程中其他一些值得关注的技术问题。

基于自抗扰控制器的磁浮平台水平推力控制

介绍一种新型的磁浮平台,针对该磁浮平台水平运动这一多变量、非线性、强耦合的系统,提出一种改进的自抗扰控制器,克服常规自抗扰控制器非线性状态误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性,并探索出一套行之有效的控制器参数整定规则,同时利用扩张状态观测器观测出内部扰动和外部扰动,并对它们进行补偿。仿真对比分析和试验结果表明,这种改进的自抗扰控制器具有很好的动态、静态特性及鲁棒性。

用于加速度计静态标定的精密倾斜平台

提出一种用于加速度计静态标定的精密倾斜平台装置,利用直线电机驱动,将直线电机的线位移转换为台面的角位移。建立了装置的理论模型并介绍了其测控系统,分析了影响定位精度的因素。台面静态误差主要受温度、重力影响;制造和装配误差通过线位移与角位移的转换关系影响系统精度;动态误差主要受轴承跳动影响,导轨运动的误差可以忽略不计。通过实验研究得出影响系统精度的主要原因,并给出了误差补偿的方法。结果显示误差主要来源于电机和转动部件的装配误差,经软件补偿后,在-3 600″^+3 600″,定位误差均小于±2″。

基于虚拟仪器的直线电机创新实验平台设计

基于自动化专业应用型人才培养的探索与实践,并结合自动化专业教学和科研的实际经验,产学研相结合,开发实现了基于NI ELVIS的直线电机创新实验平台。该平台充分利用了NI ELVIS和LabVIEW的优点,实现了NI ELVIS和直线电机的软硬件的联接;实验设计以创新和实际能力培养为目标,增强学生分析问题与解决问题的能力,通过选取不同的控制策略,可实现直线电机跟踪正弦曲线的控制和直线倒立摆控制系统的综合实验,从而使学生加深对控制基本理论与基本概念的理解,培养创新思维和创新能力。

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.

基于双定子直线超声电机的移动平台设计

设计了一个新型的直线超声电机移动平台,该平台利用超声电机的并联技术,采用对称的双定子推动直线导轨滑动。定子采用矩形板结构和一端铰支的夹持方式,其工作模态选用矩形结构的一阶弯曲振动模态和一阶纵向振动模态。分析表明,与其他振动模态相比,矩形板结构的一阶振动模态具有较高的输出效率;双定子对称结构能减小定子与直线导轨间预压力对移动平台的影响,利于直线导轨运行稳定性的提高;定子一端铰支的夹持方式能增加定子夹持的切向刚度,可提高平台输出力。该文最后通过实验测试了双定子平台的输出特性。实验结果表明,双定子平台的负载达到8.5kg,最大空载速度为305mm/s,与单定子平台相比,其负载增加了70%。

直线电机驱动的磁悬浮平台推力动态解耦控制

介绍一种应用于半导体光刻、微型机械、精密测量、超精密加工、微型装配、纳米技术等领域的新型磁悬浮平台,通过分析其数学模型的特点,采用多变量非线性的逆系统理论,对直线电动机驱动的磁悬浮平台这一多变量、非线性、强耦合的对象通过状态反馈进行推力动态解耦控制,使其成为三个独立的子系统,并用线性理论进行分析和设计.为了改善系统响应的快速性,采用复合控制方案.仿真实验结果表明,这种控制方案有较好的动态和静态特性.

进给平台永磁直线磁悬浮电动机的电磁力特性研究

针对数控机床进给平台的摩擦问题,提出采用永磁直线磁悬浮电动机来实现无摩擦进给。给出磁悬浮进给平台的结构以及进给平台的运行原理。该进给平台采用永磁直线磁悬浮电动机驱动,永磁直线磁悬浮电动机的动子上有两套绕组,一套绕组用于产生电磁推力,另一套绕组用于产生可控的磁悬浮力。采用Maxwell应力张量法推出了电动机的电磁推力和悬浮力的数学模型。用Ansoft对电磁推力和磁悬浮力进行了有限元分析,证明了采用永磁直线磁悬浮电动机实现直接驱动和无摩擦进给的可行性。

直线电机悬浮平台的μ-Η_∞鲁棒控制

针对直线电机悬浮平台系统采用直接驱动方式易受参数变化、负载扰动、端部效应和齿槽效应等不确定性因素影响的问题,在系统模型反馈线性化的基础上,结合鲁棒控制器的设计方法和μ综合D-K迭代法,分别对悬浮平台系统的水平方向和竖直方向设计μ-Η∞速度控制器.与速度控制器相比,该控制器具有更好的鲁棒性和快速性.仿真结果表明,采用了μ-Η∞控制策略的系统对不确定性因素的影响有很好的抑制能力,实现了悬浮平台系统对定位精度、快速性和鲁棒性的要求.

往复式永磁直线电机实验教学平台

本文研制了往复式永磁直线电机实验教学平台。相较于传统直线电机实验教学平台,该实验教学平台通用性和灵活性强,可实现永磁直线电机的多种实验研究,同时具有较高的实验精度。基于该实验教学平台,开展了永磁直线电机的定位、定位力、静态推力以及开环和闭环实验研究。该实验教学平台的研制和应用,丰富了电机类课程的教学内容,为学生提供了良好的实践环境。

基于反馈线性化的直线电动机伺服平台轨迹跟踪控制研究

在非线性曲线轨迹加工时,直接驱动XY伺服平台普遍存在轮廓误差精度差的问题。为提高轮廓误差精度,提出将最优化位置控制与等效误差轮廓控制相结合的复合控制策略。为了保证位置伺服控制器的高精度控制,采用以时间乘以误差绝对值积分(ITAE)为性能指标的最优化控制器设计方法。为了保证精密XY伺服运动平台高精度轮廓加工,轮廓控制器以等效误差量为状态变量,通过反馈线性化的极点配置使等效误差动态稳定,从而减小轨迹轮廓误差。仿真与实验表明,所提出的控制方法有效抑制了端部效应引起的周期性推力波动等扰动,使精密XY伺服运动平台满足高精度轮廓加工的要求。

单轴音圈电机在磁悬浮系统中的应用研究

提出了一种针对单自由度音圈电机的控制方法,以实现音圈电机在竖直方向上的快速响应以及精确控制。通过实验测量的方式,获得音圈电机在竖直方向上的受力-位置的关系,并将其应用于该控制系统中。基于该受力-位置关系,在控制系统中设计了反馈线性化单元和PID控制单元。最后通过一套自行设计的实验装置验证了所提出的控制方案的可行性,实验结果表明,该系统的静态误差小于1μm,阶跃响应速度小于50 ms,轨迹跟踪的最大误差小于20μm且最大延迟时间小于5ms。

基于逆控制的直线电机驱动磁悬浮平台推力系统

介绍一种新型的磁悬浮平台,由于该直线电机驱动的磁悬浮平台的推力系统是一个多变量、非线性、强耦合的对象.为了达到较好的控制效果,应用逆控制算法,对它进行解耦控制,使其成为无耦合的三个子系统.然后根据线性系统理论进行主通道控制器的设计.同时配以速度前馈控制器来改善动态性能.仿真实验结果表明,这种控制方案达到解耦的效果,有良好的动态、静态特性,满足半导体微细加工、电路板制造、微组装系统、高速贴片等高精度定位的场合.

磁悬浮平台系统的P-Fuzzy-PID控制

磁悬浮平台控制系统是典型的非线性迟滞系统,难以获得精确数学模型,单纯采用经典PID控制或Fuzzy控制难以满足系统的快速性、稳定性、鲁棒性等要求。文章针对磁悬浮平台系统的特点,采用了Fuzzy控制和PID控制相结合的方法(P-Fuzzy-PI),应用比例控制提高系统输出的快速性,应用模糊控制改善系统的动态性能,应用积分控制可以消除静差,使系统稳态性能变好。仿真结果表明用P-Fuzzy-PI方法对悬浮平台进行控制,可以得到理想的控制效果。

基于直线电机驱动气浮导轨的高精度定位平台实现

精密定位技术在产品精密加工、精密检测中发挥着重要作用。本文介绍了一种利用直线电机驱动气浮平台实现精密定位的方法,阐述了气浮平台工作原理及设计方案,推导了直线电机的控制模型,并利用新型驱动器实现了闭环控制。最后采用LenScan镜面定位仪对平台定位数据进行了比对,验证了定位平台定位的准确性。结果表明该平台结构可靠、系统运行稳定,X、Y方向精度均达到微米级,满足使用要求。现已应用在对半导体器件几何参量的测试中,效果良好。

超精密运动平台主动隔振系统动力学模型理论与实验研究

超精密运动平台振动控制系统是一个带不确定非线性系统。搭建了精密运动平台减振系统,设计了一种以空气弹簧为隔振元件,主/被动隔振在主动隔振和被动隔振之间通过开启电源进行切换的系统,分析并构建了系统的动力学模型,并对平台的主动隔振系统进行测试研究。理论分析和实验结果证实了主动隔振系统可行性,有效提高了加工系统的隔振效果,为平台进行高精密加工提供了保证,同时,为主动隔振系统及相关系统动力学研究提供了一种方法。

直线电动机在超精密运动平台中的应用与计算

直线电动机以其高精度、高刚度、高效率、运行平稳、零传动以及宽的速度范围等优势,在超精密运动平台中的应用越来越广泛。超精密运动平台是超精密机床最核心的组成部分之一,而直线电动机又是超精密运动平台的最核心部件。本文论述了直线电动机在超精密运动平台上的应用,重点探讨了直线电动机在实际应用中的选型计算,通过对选型计算过程的描述,为相关的技术人员提供借鉴。