基于轴向及径向刚度对直驱转台动静态特性影响的研究

针对铣车复合加工中心直驱转台中轴承刚度和静压支撑刚度对其动静态特性的影响，提出将轴承和静压支撑等效为若干弹簧方法。同时，对轴承刚度和静压支撑刚度进行计算，并运用有限元方法对直驱转台在不同工况下的动静态特性进行分析，得到直驱转台的动静刚度均满足设计要求。此外，讨论了恒流式静压导轨中的油膜压力对直驱转台动态特性的影响规律，得出油膜压力的提高可以提高3-6阶固有频率值，不能提高1，2阶固有频率值。这将为直驱转台进一步的结构优化提供理论基础和指导。

数控双轴转台的研制

介绍了一种基于内转子力矩电机的双轴转台的主要结构特点,并综述了直接驱动技术在双轴转台设计中的主要关键技术,解决了内转子力矩电机在双轴转台设计应用中存在的主要问题。

数控转台直接驱动回转送进系统的鲁棒2自由度H_∞控制

为使直接驱动回转送进系统具有良好的抗扰性能及速度指令跟踪性能,采用基于模型匹配鲁棒2自由度控制结构,设计一个H∞速度控制器。H∞速度控制器使系统对负载扰动及自身参数变化具有较强鲁棒性,同时采用鲁棒2自由度结构,并考虑模型匹配问题,是为了提高系统对速度信号的渐近跟踪性能及响应速度,可以解决抗干扰性能和快速跟踪性能之间的矛盾。仿真结果及分析表明,所提出的鲁棒2自由度H∞速度控制器可以保证高精度直接驱动转台回转送进系统的鲁棒性和精确速度跟踪。

数控转台回转送进系统伺服刚度的鲁棒控制

直接驱动数控转台采用环形永磁力矩电机的伺服系统易受负载转矩变化的影响,显著降低系统的伺服动态刚度。基于具有前馈的伪微分反馈控制框架,采用H∞混合灵敏度控制方法,将动态刚度的最大化设计问题转化为H∞鲁棒控制的最小化设计问题来设计控制器。该控制器使系统对负载扰动及自身参数变化具有较强的鲁棒性,提高了系统对输入信号的响应速度,解决抗干扰性能和快速跟踪性能之间的矛盾,增强了系统的动态刚度。仿真结果表明,所设计的H∞控制器使数控转台回转送进系统对负载扰动及参数变化具有较强的鲁棒性。

4000 m交流变频电驱岩心钻机的研制及其 在地热井的工程应用

为满足深部找矿、科学钻探以及新能源勘探等对深孔取心钻探装备的需求,开展了4000m地质岩心成套技术装备研究。4000m地质岩心钻机回转系统采用顶驱系统,实现高转速下取心钻进;在井架底部设计有转盘回转系统,可进行大扭矩低转速钻进以应对不同的工况需求;钻机塔架和升降系统能进行长立根提下钻,可缩短提下钻作业时间;钻机的电传电控系统采用了目前国际先进的全数字交流变频技术及自动化、智能化控制技术、计算机控制技术、现场总线通讯和程序控制技术等,实现回转系统的无级调速和司钻的智能化控制。研制的4000m交流变频电驱岩心钻机在天津东丽湖地热调查井(CGSD-01井)中应用,初步验证了其技术性能,具有操作简便、安全性与可靠性高、使用成本低等优点。本文介绍了4000m交流变频电驱岩心钻机的项目来源、国内外研究现状、总体技术方案、主要结构及特点、主要技术参数、野外生产试验应用等情况。

数控转台直接驱动伺服系统的L_2鲁棒定位控制

针对采用直接驱动技术的数控转台回转送进系统易受参数不确定性和负载扰动影响的特点,采用L2鲁棒控制理论来设计控制器,并利用L2范数对干扰信号加以限制。L2鲁棒控制是用一个结构和参数都固定不变的控制器来保证系统在不确定性影响最严重的情况下也能满足性能要求,使系统具有较强的抗干扰性。仿真结果表明,所设计的控制器使系统对参数不确定性和负载扰动具有较强的鲁棒性,并实现了对位置输入信号的快速跟踪,从而提高系统的伺服性能。

影响直接驱动数控转台伺服刚度的因素分析

文章以直接驱动数控转台伺服系统为研究对象,导出系统干扰输入引起的位置输出的传递函数模型,利用Matlab软件对干扰模型进行仿真,当控制系统各参数取值变化时,分析干扰模型Bode图的变化。通过bode图可以清晰的看到不同控制系统参数对系统伺服动刚度的影响规律,进而针对不同频率的外界扰动,有目标的调整特定控制系统参数可以提高系统伺服动刚度,从而改善伺服系统的性能,提高直接驱动数控转台系统的传动精度。

转台系统转动惯量辨识与控制器参数自调整

针对转动惯量的变化影响直接驱动数控转台环形永磁力矩电机伺服系统的稳定性、定位精度和动态响应这一问题,在分析环形永磁力矩电机转动惯量变化对转速影响的基础上,提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的辨识方法.对系统转动惯量、负载转矩、转速进行辨识,速度环采用PDF控制器,根据转动惯量辨识值在线调整控制器参数,并将负载转矩辨识值动态补偿到速度环中,以提高系统的动态性能和抗干扰能力.仿真结果验证了该算法的有效性.

数控回转工作台关键技术研究

介绍了数控回转工作台的传动技术、间隙调节技术和刹紧定位技术,通过对其关键技术的研究,归纳总结出了该项技术的发展趋势。

基于Kalman滤波的力矩电机直驱转台系统数字滑模控制

针对含有测量噪声和过程噪声的力矩电机直驱转台伺服系统,提出一种基于卡尔曼滤波器的数字滑模控制策略。首先,考虑到现有控制多采用计算机进行离散数字控制,首先将力矩电机伺服系统的数学模型进行数字离散化;其次,对离散化系统设计基于指数趋近率的软切换滑模控制器;最后,将设计的滑模控制器信号和带噪声的输出通过Kalman滤波器,得到系统最终输出信号。仿真实验结果表明:所设计的控制器对系统的噪声具有很强的鲁棒性和跟踪性能。

数控转台回转送进系统动态伺服刚度的H_∞鲁棒控制

数控转台用环形永磁力矩电动机回转送进系统采用直接驱动技术后,对负载转矩变化更为敏感,严重影响系统的动态伺服刚度,使系统的伺服性能大大降低。采用高级PDFF控制结构与H∞鲁棒控制理论相结合的方法,将动态刚度的最大化设计问题转化为H∞鲁棒控制的最小化设计问题来设计控制器。该控制器可以有效地抑制负载扰动对数控转台伺服系统的影响,使系统具有较强的鲁棒性,并获得良好的跟踪响应,在一定程度上解决了系统抗干扰性能与快速跟随性能之间的矛盾。仿真结果表明,与传统的PDFF控制器相比,所提出的基于高级PDFF控制框架的H∞控制器提供了更高的动态伺服刚度来抑制动态扰动。

直接驱动数控转台的QFT-H_∞控制

直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统的参数不确定性和负载扰动严重影响系统的伺服性能,文章采用定量反馈理论(QFT)与H∞控制理论相结合的方法设计了一个速度控制器。QFT能够实现具有大范围不确定性系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能设计要求,但需要在N ichols图上进行回路整形,作图过程十分繁琐。基于QFT,利用H∞控制理论设计控制器可省去作图过程,大大简化了设计过程。仿真结果及分析表明,所设计的QFT-H∞速度控制器使伺服系统对参数不确定性和负载扰动具有较强的抗干扰性能。

直驱双轴转台的可靠性增长措施

直驱双轴转台是五轴联动加工中心的核心功能部件,常用于加工具有空间复杂曲面的航空航天发动机叶轮叶片等,因其结构复杂,加工工况多变,容易发生故障。对国产某型五轴联动叶片加工中心可靠性的薄弱环节直驱双轴转台进行了研究,根据掌握的故障数据,进行故障模式影响及危害性分析,找出直驱双轴转台可靠性的薄弱部位,对故障发生的原因进行了深入分析,提出了有针对性的可靠性增长措施。为国产直驱双轴转台的可靠性增长提供了一定的依据。

直驱转台伺服系统的优化神经网络滑模位置控制研究

针对直驱转台伺服系统存在参数变化、高度非线性、机械谐振等不确定性因素,提出一种优化神经网络滑模位置控制方法。利用两个神经网络控制器分别实现转台系统滑模控制中的等效滑模控制和滑模切换控制,并采用遗传算法优化神经网络的权值。仿真结果表明:采用该控制方法,直驱转台伺服系统的位置跟踪精度高,系统的鲁棒性强。

制造误差对于直驱数控转台精度的影响

采用精度建模理论对转台误差建模,得到精度分配模型;用转台制造误差近似表示典型体误差。利用Matlab计算,在制造误差变化时转台精度的变化,做出曲线图,观察制造误差和直驱数控转台精度的关系;要求是制造成本最低和满足工作精度,从而对转台零部件进行精度分配。

基于时栅的直驱转台误差分析与建模

基于时栅的直驱转台是一种新型零传动数控转台,可分析直驱系统的误差源。利用齐次坐标变换的方法分析并给出了转台转动副的几何误差模型,并根据摩擦与速度的稳态关系建立Stribeck摩擦的数学模型。本文进行的误差分析和误差建模可为其它类型的多轴转台的误差建模研究提供参考。

MGA在环形力矩电机H_∞速度控制中的应用

数控转台永磁环形力矩电动机回转送进系统采用直接驱动技术后,对负载扰动和参数变化比较敏感,使系统的伺服性能大大降低.针对这一问题,采用多目标遗传算法设计H∞速度控制器,对H∞速度控制器参数优化选取,该控制方法可以有效地抑制负载扰动和参数变化对数控转台伺服系统产生的干扰,使系统具有更强的鲁棒性,并获得良好的跟踪响应.仿真结果表明,所提出的多目标遗传算法H∞速度控制使数控转台回转送进系统对负载扰动及参数变化具有更强的鲁棒性和快速性.

顶部驱动钻井系统及其新发展

进入９０年代，顶部驱动钻井在大多数海洋钻井和水平钻井作业中已成为主要的钻并方法。木文在概述顶部驱动装置发展史的基础上，着重介绍了顶部驱动钻井系统安装于现有常规钻机上所必须进行的改造及顶部驱动系统的新发展—侧部驱动系统。此外，文章对顶部驱动与转盘驱动系统及侧部驱动与常规顶部驱动系统进行了对比，指出了各系统的相对优缺点。最后提出了几点建议。

基于T-S模糊模型直驱式数控转台系统L_1次优控制

针对直接驱动数控转台伺服系统易受负载扰动和参数不确定性影响的特点,设计了基于T-S模糊模型的L1次优速度控制器。首先,使用T-S模糊模型来逼近直接驱动伺服系统的数学模型,基于求出的模糊模型来设计控制器。然后利用线性矩阵不等式(LM I)获得速度闭环模糊系统模型的L1范数上边界,将L1最优化控制问题转化成为次优化控制问题。最后通过线性矩阵不等式约束条件保证了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的L1次优速度控制器使直接驱动伺服系统对负载扰动和参数不确定性具有较强的鲁棒性。

新型数控转台双转子永磁环形力矩电机设计

为提高电机转矩密度,研究了一种直接驱动式新型数控转台双转子永磁环形力矩电机,以适应数控机床作业空间有限的要求。定子绕组采用串联背绕的绕线方式。采用近极槽数的特殊集中分数槽绕组解决了电机多极数,低转速情况下电机极、槽配合的矛盾。通过有限元分析方法对电机性能进行分析计算,电机保持较高的绕组系数,验证了电机具有较高的转矩密度,说明了所述设计方法的合理性和有效性。