多频段共口径遥感信号接收天伺馈系统设计

针对多频段遥感信号接收系统对S/C/X/Ku/Ka五频段信号共口径接收、高精度指向和全空域过顶稳定跟踪需求,研制了一种多频段遥感信号接收天伺馈系统,解决了天线多频段共口径接收和波束窄、信号难捕获跟踪的技术难题。提出并采用“频率选择副面+旋转”换馈方式、高精度筋开槽微应力胶粘面板、时间最优的非线性多模自适应跟踪控制技术,实现了多频段信号高可靠共口径接收和高精度指向及稳定过顶跟踪。对塔测试结果表明,所设计的多频段共口径接收天伺馈系统具有优良的性能,天线增益、第一旁瓣电平、差波束零深、跟踪精度和指向精度等各项指标均满足指标要求;对星动态跟踪测试表明,Ka频段指向均方根误差优于0.0136°,Ka频段跟踪方位均方根误差优于0.0056°,俯仰均方根误差优于0.0045°。验证了所提天伺馈系统设计的有效性,可用于指导多频段大口径遥感接收天伺馈系统设计。

数控皮革裁剪机伺服进给三闭环控制系统PID控制研究

过窗裁剪是皮革机加工过程中的一大特点。本文针对皮革机加工过程中因存在大量过窗裁剪而带来的进给系统控制精度过高、外界工作环境干扰大等问题,构建了一种数控皮革裁剪机伺服进给三闭环控制方案,对该方案的永磁同步电机数学模型、PID控制模型、PID参数整定方案等进行分析,为皮革机加工工艺提升提供借鉴。

精密伺服串级进给冲压控制系统的设计与实现

为了提高冲压送料精度,提升冲压件的产品质量,针对当前卷料送料工艺的不足,设计了一种新型线材送料储料架结构,利用两级伺服协调匹配上料,并提出一种卷料储料串级进给速度控制方法。基于三菱PLC和上位机软件设计了一套精密伺服送料控制系统装置,根据精密伺服送料长度和冲压节拍,夹棍伺服控制储料架线材在高限周围波动,实现线材缓冲储料,该方法有效避免了线材在冲压送料时被拉伤的情况出现。可扩展的上位机设计方法,可同时监控多台送料系统,并自动生成报表,实现送料储料及冲压生产的在线管控。改进后的精密伺服自动送料系统的可扩展性和多样化程度更高,该系统装置已经在冲压相关企业中得到应用。

硅片磨床伺服进给系统仿真模型与分析

在硅片磨削时,硅片加工质量与硅片磨床的进给系统性能密切相关。为了提升硅片磨床进给系统的精度和稳定性,提出了采用上位机、运动控制卡、伺服驱动器、位置传感器进行闭环控制进给的技术方案。研究了伺服系统和机械系统两者之间的相互耦合关系,建立了动力学模型,搭建了基于PID控制的三闭环控制系统,采用MATLAB中Simulink模块对进给系统进行仿真分析。仿真结果表明,磨床进给系统速度波动量在1%以下满足硅片磨削对进给精度的要求。

丝杠进给系统运动控制研究

丝杠进给系统在运行过程中具有非线性、强耦合和参数时变等特点,由于传统PID控制器的参数固定,无法很好地适应系统变化,从而导致系统响应速度缓慢及跟踪性能较差。针对此类问题,将复杂的丝杠进给系统简化处理并建立二质量系统模型;对传统的模糊规则加以优化和改进,设计了一种模糊PI控制与加速度前馈补偿相结合的复合控制器。模糊PI控制器根据实际系统特性调整模糊规则,使得控制器参数自适应变化,提高控制效果;加速度前馈补偿控制器根据输入信号预先补偿系统,提升了系统带宽。在Simulink中搭建系统模型,在阶跃输入和干扰输入下对比观察2种控制器作用的系统响应曲线。经仿真验证,丝杠进给系统的动态特性、稳态特性和抗干扰能力都得到了明显地提升。

基于三菱PLC的智能饲喂控制系统设计

我国经过几十年的发展,养殖规模世界第一。早期的人工小规模养殖生猪已经满足不了市场的需求,迫切需要转型,进行大规模、集约型养殖。要从制造大国到制造强国转变,就必须加快新一代信息技术、自动化与制造业深度融合。PLC(可编程控制器)在自动化设备中起着不可替代的作用,大大简化硬件设备。该文所完成的PLC智能饲喂控制系统,结合PLC、触摸屏、伺服电机、步进电机和变频器等,能完成饲料的自动投喂,大大减轻养殖户的工作量。

基于摩擦补偿的两轴直驱伺服进给系统自适应非线性滑模轮廓控制

为满足两轴直驱伺服进给系统的高精度加工要求,提出一种基于摩擦补偿的自适应非线性滑模轮廓控制(ANSMCC)方法,以兼顾加工精度和响应速度要求。建立适用于大曲率轮廓加工的等效轮廓误差模型,同时考虑系统中存在的不确定性动态的影响,建立准确且能实时补偿的改进LuGre非线性摩擦力动力学模型。为提升两轴直驱伺服进给系统轮廓性能,设计基于非线性滑模面的ANSMCC方法,其中非线性滑模面包含轮廓误差分量,通过改变非线性滑模面中增益矩阵值的大小可实时改变系统的阻尼比,从而协调轮廓误差与系统响应速度的关系。实验结果表明,所提方法可以克服系统运行过程中不确定性动态的影响,准确跟踪大曲率轮廓曲线,提高轮廓加工精度。

一种进给伺服系统非线性PID交叉耦合控制

提高多轴伺服系统的轮廓跟随性能是现代计算机数控加工的重要应用之一。针对传统交叉耦合控制方法对自由曲线轨迹的轮廓跟踪精度较差以及传统PID控制系统抗扰性和鲁棒性较差的问题,提出一种基于自抗扰控制的交叉耦合轮廓误差补偿综合控制策略,该策略由用于位置环反馈控制和轮廓误差补偿的新型非线性PID(NLPID)、位置伺服控制器TNP-ADRC和基于NLPID的变增益交叉耦合控制器组成。在MATLAB/Simulink环境下对方波信号跟踪和标准圆轮廓加工过程中轮廓误差的变化情况进行仿真,仿真结果表明:与传统PID交叉耦合控制相比,该方法不仅能够有效提高系统的鲁棒性以及抗干扰能力,并且能够显著提高多轴运动控制系统的轮廓加工精度。

基于机床进给伺服系统中频振动抑制研究

伺服系统以其高性能、高精度等优势被广泛应用于数控机床和机器人上。机床进给伺服系统中由于滚珠丝杠等传动装置刚度有限,柔性连接方式易引发振动而影响其稳定性与精度。针对旋转进给伺服系统中存在的中频振动,提出一种基于二阶状态观测器的速度扰动观测补偿中频振动抑制方法,由速度观测器观测出的速度与实际速度反馈相减,通过带通滤波提取振动信号,作为补偿给到速度反馈上,抵消系统振动,提高系统带宽并保持稳定性和精度。最后在不同的速度环增益下,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。

自动钻机给进位置伺服系统动态特性仿真分析

针对自动钻机给进位置控制精度低,影响自动上扣和卸扣成功率,进而影响自动钻机全自动施工流畅性的问题,利用AMESim建立自动钻机给进位置伺服系统动态仿真模型,详细介绍模型参数设置方法,并通过仿真结果验证模型的正确性。然后采用控制变量法仿真分析各器件和参数对给进位置伺服系统动态误差的影响程度,并根据仿真结果、综合成本与实施可行性,优化伺服系统液压与电控设计参数,提高自动钻机给进位置控制精度。最后在神东煤炭集团石圪台煤矿进行了现场试验,结果表明:优化后的自动钻机自动上扣和卸扣成功率由之前的92%提高到了98%,极大地提高了自动钻机全自动施工流畅性。

旋压机横向进给电液伺服系统退让量分析

旋压机横向进给广泛采用电液伺服闭环控制,横向进给的退让量参数对旋压产品的质量有直接影响,是工艺人员最为关心的问题。以自动控制原理为理论基础,建立阀控非对称伺服油缸电液伺服系统的数学模型,采用MATLAB软件的Simulink模块作为工具对数学模型进行模拟仿真。以某三轮旋压机横向进给电液伺服系统为研究对象,分析斜坡信号在不同速度和不同负载时的退让量指标,同时进行工艺试验,将工艺试验退让量结果与模拟仿真结果进行对比分析,验证了模拟仿真的正确性,得到了旋压机横向进给电液伺服系统斜坡响应的稳态误差与进给速度的关系和阶跃响应的稳态误差与负载变化的关系。

低频伺服力激励下进给系统建模与动态响应分析

针对精密丝杠直线进给系统在低频伺服力激励下产生动态响应的原因及机理进行了建模研究,提出了一种进给系统动力学模型。其特色在于不同于伺服输出力高频成分或其他方向高频激励可能会引起机械系统共振的建模分析,描述了伺服电动机的伺服输出力的低频谐波成分对进给系统动态响应的影响。采用集中参数法建立了进给系统的动力学模型,利用拉格朗日方法,推导了精密车床进给系统的运动方程。仿真和试验结果表明:1伺服力矩中存在着众多的谐波成分,频率数值远远低于进给系统的第一阶固有频率66 Hz,而且随着速度的增大,频率分量增大;2刀尖点在z轴进给方向振型所对应的第一个固有频率,仿真与试验结果误差在5%之内,验证了所建动力学模型的有效性;3与测量的匀速运动下刀塔运动速度响应对比,所建模型能有效地反映伺服输出力低频谐波成分对机械系统动态响应的影响;响应的幅值变化量15%左右。最后指出,在精密机床进给系统设计中,必须考虑伺服激励的低频谐波成分带来机械系统的微小强迫振动。

数控机床摩擦误差自适应补偿方法研究

为了提高数控机床的加工精度,降低由摩擦造成的轮廓误差,针对传统摩擦误差补偿方法难以达到最优补偿效果的问题,提出了一种针对数控机床进行摩擦误差自适应补偿的方法。该摩擦误差补偿方法通过摩擦补偿参数学习算法对摩擦误差补偿脉冲幅值进行粗、精学习,并采用广义回归神经网络拟合生成具有高精度的摩擦补偿脉冲幅值函数,实现了对摩擦误差自适应补偿。对XY轴工作台的摩擦误差自适应补偿实验结果表明,不同工况下过象限处的圆轮廓误差峰值及摩擦补偿效果评价值均降低55%以上,与常规矩形摩擦补偿脉冲相比,具有对伺服进给系统冲击小、摩擦补偿特性适应性强和补偿效果好的优点,能够有效地提高机床的加工精度。

考虑摩擦和间隙影响的机床进给伺服系统建模与分析

进给伺服系统的性能对数控机床的跟踪及定位精度、加工质量等有着重要的作用。摩擦和间隙的非线性会导致系统的爬行、振荡等不稳定行为。针对闭环控制的直联式进给伺服系统,建立了考虑摩擦和间隙的综合力学模型和数学模型。研究了低速进给条件下摩擦和间隙非线性对工作台输出的影响,得出了工作台产生爬行现象的几种可能条件,并给出消除进给系统爬行现象的几种常见措施。所得结论为进给伺服系统的优化设计和性能预测提供了理论支持。

数控伺服进给系统中摩擦补偿控制研究进展

首先分析在高精度数控机床工作台伺服进给系统中进行摩擦补偿控制的必要性,其次介绍摩擦力模型研究方面的现状,然后着重总结数控机床工作台进给伺服系统领域采用的各种摩擦补偿技术研究成果。最后,指出了该领域研究存在的问题,展望了该领域的发展方向。

基于预滑—动态摩擦力矩估计模型的自适应前馈补偿方法

根据数控交流伺服工作台进给系统从静止到宏观运动的过渡时间,和零速度时刻的指令加速度大小呈反比关系,区分摩擦力矩的预滑动区和滑动区,由此提出基于力矩值估计的摩擦补偿方法;在设定指令加速度后,基于命令力矩值的摩擦力矩模型,不需要测量速度就可以补偿工作台进给系统中的摩擦。同时,考虑到参数的不确定性,设计非线性摩擦自适应控制方案,对其稳定性进行理论证明。在交流伺服工作台进给系统上对基于摩擦力矩值估计的自适应前馈补偿方法进行验证。试验结果表明,基于预滑—动态摩擦力矩估计模型的自适应前馈补偿方法能实现在不同指令加速度下对期望轨迹的跟踪,并能大大提高系统的跟踪精度。

3-PTT串并联数控机床伺服系统运动学耦合特性研究

为分析串并联机构运动学耦合问题,提出了一种串并联机构的运动学正、逆解耦分析方法,分析了3-PTT串并联机床伺服进给系统加工过程中运动学耦合机理,建立了耦合模型。针对串并联机构虎克铰结构和运动特性,采用位姿解耦的方法进行分析。在此基础上,以加工螺旋线轨迹为仿真实例,应用ADAMS和Matlab对模型进行联合仿真分析。仿真及试验结果表明:3-PTT串并联数控机床伺服进给系统加工过程中运动速度快且耦合误差小,运动轨迹符合运动学规律,可较好地反映运动耦合状态。该研究过程实现了3-PTT串并联机构运动学解耦。

数控测试用伺服进给系统非线性建模与仿真

提出了一种基于虚拟机床的数控系统运动控制性能新型检测方法,介绍了测试系统的结构与工作原理,并充分考虑间隙与摩擦等非线性因素的作用效果,建立了用于数控测试的机床伺服进给系统的非线性综合仿真模型。仿真实验结果表明间隙及摩擦等非线性因素会影响系统控制效果与加工精度,验证了非线性建模在数控系统运动控制性能测试中的必要性。所建模型为虚拟机床的设计奠定了基础,所提出的检测方法为全面测试数控系统运动控制性能提供了新途径。

基于SIMULINK的伺服进给系统仿真模型与分析

为了方便和准确的研究影响数控机床伺服进给系统性能的各种因素以及设计更加优良性能的系统,在分析一般数控机床伺服进给系统基础之上,依据经典机械动力学原理,建立了一种伺服进给系统的仿真模型。利用Matlab/Simulink仿真工具对影响该系统的系统刚度、工作台质量以及间隙、摩擦力、切削力等因素进行了综合的动态仿真,得到了工作台输出速度和输出位移的响应曲线。结果表明,采用所建模型,可以快速有效的对系统进行动态模拟仿真,并且能够很直观的观察和对比仿真结果,得到的相应结论对以后伺服进给系统的优化提升和设计改造具有一定的实用价值和参考价值。

大型数控车床进给伺服系统建模与分析

针对某大型数控车床的横向进给伺服系统,建立考虑摩擦和传动刚度的综合力学模型与数学模型。通过数值仿真分析低速进给下静动摩擦力差值和传动刚度变化对工作台输出的影响,得出工作台产生爬行运动的可能性条件。该型数控车床横向进给系统现场实验的结果验证了理论分析的合理性。所得结论为数控机床进给伺服系统的稳定性和加工精度的提高提供了研究基础。