机械反馈式伺服阀流量测试动态缸参数选用分析

相比电反馈伺服阀动态特性可直接通过阀芯位移响应测试获得,机械反馈式流量伺服阀的动态特性,通常需利用动态缸作为流量传感器间接测量获得。测试结果受动态缸泄漏、阻尼、质量惯性等固有非理想化因素的影响,通常无法准确表达伺服阀本身的性能指标。基于一套实际阀控缸系统,建立Matlab-Simulink仿真模型,解析获得的频带宽结果相比实测结果误差小于0.5%,由此建立了可准确表达阀与缸性能特性的仿真模型。在此基础上,理论给出了伺服阀本身的频率特性指标,即无泄漏无阻尼及无限刚度动态缸条件下的系统频率特性。以此为依据,分析了实际动态缸活塞质量、活塞粘性阻尼以及泄漏变化情况下,阀控缸系统频率特性偏离理想条件的变化规律。

基于扩张状态观测器的伺服加载模糊滑模控制

针对电动伺服加载测试台存在的间隙、摩擦等非线性控制问题,以滑模变结构控制(SMC)为主体进行了加载控制器设计。分析伺服加载测试台整体结构,提出一种基于扩张状态扰动观测器(ESO)的模糊滑模控制(FSMC)策略。该策略在使用ESO针对伺服加载系统的外部干扰进行观测的基础上,设计了模糊控制对滑动模态面和滑模趋近律进行自适应调节,提高了系统的动态实时跟随能力和干扰补偿能力,并减小SMC控制器稳定时的抖振现象。仿真结果表明:所设计的基于扩张状态观测器的模糊滑模控制器(FSMC-ESO)对比传统SMC及PID控制具有更好的快速响应性和鲁棒性。

铝合金板冲压摩擦试验机开发与试验

针对铝合金板冲压成形对摩擦测试的需求,确定考虑加热条件下铝合金板材冲压摩擦伺服压力摩擦测试平台的总体设计方案,开发适用于铝合金板材成形的小载荷高精度多功能摩擦试验机系统。该系统由运动组件、加热系统及控制系统组成。运动组件实现上模具和夹头的运动支撑;加热系统实现模具与试件单独加热;在伺服控制模式下,结合外部力传感器和光栅尺,实现试件压力和模具间隙高精度高稳定性控制。实际应用检验该试验机对不同因素的区分度和重复性,并设计正交试验,探索不同因素对铝合金板材摩擦的影响。结果表明:试验机性能稳定,重复性好;影响摩擦系数因素的重要次序为:模具温度、压力、速度、润滑剂;温度越低,压力越大,速度越快,摩擦系数越小;同一种类型的润滑剂对摩擦系数的影响较小。随着压力的增大,摩擦系数减少的趋势越来越小,逐渐趋于平稳。

伺服阀旋转直驱超声电机机理与特性

针对某旋转直驱式伺服阀对驱动电机小长径比紧凑型结构形式的设计要求,从伺服阀功率级200 Hz动态响应需求出发,设计了一款环形行波型超声电机。分析了超声电机的基本工作原理并建立了超声电机定子转子摩擦传动模型,搭建了超声电机特性测试实验台并进行了转矩-转速测试,实验结果与仿真结果一致,验证了电机设计的合理性。在此基础上,进行了超声电机驱动频率和驱动电压的影响特性分析,结果表明超声电机在49.8 kHz的驱动频率下具有最大的工作效率,驱动电压大于110 V时可以满足伺服阀转速与转矩工作需求,并且在49.8 Hz的驱动频率和110 V驱动电压条件下可以接近最大的工作效率。

电液伺服控制阀动态仿真与试验

电液伺服阀被广泛应用各种自动化装备中,这种复杂的机电控制系统集机、电、液、磁于一体,属于重要的随动跟踪控制元件,伺服控制除了有良好的静态性能外,其动力学特性决定了伺服系统工作精度.运用键合图理论建立电液伺服阀的键图模型;推导模型的状态空间方程和输出方程;运用仿真软件MATLAB/Simulink进行了仿真,分析电液伺服阀系统动态特性.最后在搭建的实验验证平台上验证了系统的动态性能,并与仿真结果进行了比较分析.结果是该电液伺服阀的动态特性指标超调量40%、响应时间13ms、上升时间2ms左右.

适用于栅格舵焊缝检测的超声扫查装置

针对栅格舵焊缝的超声无损检测需求,为解决当前人工手动扫查检测及缺陷评定中的可靠性低、周期长和系统成熟度低等问题,在阵列超声主机、换能器及成像软件的开发基础上研制了一种适用于栅格舵焊缝超声检测的装置。该装置以PLC(可编程逻辑控制器)为控制核心,采用GSKLink通讯协议实现对于机器人、伺服电机的控制,同时根据栅格舵焊缝结构设计自动化工艺运动流程,实现目标的自动化检测。通过实际运行该装置并将其应用于生产,证明了该装置能够满足栅格舵焊缝的自动超声检测需求,大大提高了栅格舵的生产效率。

基于无人系统的智能视觉控制算法研究

无人系统应用范围的急剧扩大,使得视觉感知环境愈加复杂多变,致使传统视觉控制算法难以有效控制视觉传感器获取精准的视觉感知图像,从而影响无人系统的稳定运行,故提出基于无人系统的智能视觉控制算法研究。应用Gamma曲线非线性变换无人系统视觉感知图像灰度值,再应用灰度世界法来增强图像的对比度。以处理后的图像为基础,计算其图像矩,即空间矩、中心矩和归一化中心矩,以描述图像的全局和局部特性。根据得到的无人系统视觉感知信息,搭建智能视觉控制框架。获取期望图像特征矩阵,提取当前时刻图像特征矩阵,通过基于改进萤火虫算法的极限学习机对摄像机转角进行非线性映射,从而获取智能视觉控制定律,以此消除视觉感知图像误差,实现智能视觉的有效控制。实验结果显示:在不同实验组别背景下,应用提出算法获得的视觉控制平均时间最小值达到了1 s,视觉控制平均误差最小值达到了0.12%,充分证实了提出算法的应用性能更佳。

基于模糊PID伺服电机控制策略设计

传统PID作为结构最为简单的闭环控制策略,广泛地应用于工业控制环节。但由于其易受干扰因素影响,且不适用于非线性系统控制的特性,限制了应用场景。为能在干扰环境下对非线性系统达到较优的控制效果,本文采用模糊PID设计伺服电机的控制策略,通过MATLAB/Simulik建立传统PID及模糊PID的控制回路并对两者控制性能进行比较。结果证明:模糊PID响应速度优于传统PID,且超调量较小。为验证模糊PID应用的效果,本文搭建了以MI-7016数采仪为核心,采用速度、位.移传感器检测的测试平台。结果证明:模糊PID对电机的控制效果较好,装置末端夹爪位移误差小于±1%,符合使用要求。

中心点控制技术在双轴四缸电液伺服试验机上的应用

为准确地反映复杂加载路径下的材料性能,近年来专家学者不断探索双轴拉伸试验方法,其中包括十字形试样法,但因试样的特殊性,常规的电液伺服试验机无法满足其试验要求,本文使用双轴四缸电液伺服试验机来解决此问题。由于试验过程中需要试样的中心位置固定,为此采用基于中心位置控制的方法,设计了双轴PID协调加载控制技术。经试验验证,双轴四缸试验机满足试样中心区偏移可控要求,确保加载的协调控制。

风电叶片多点分级静力加载无模型自适应控制及实现

兆瓦级风电叶片静力加载试验目前一般采用多点同步逐级加载的方法实现。为解决静力加载试验多点同步协调控制及各加载点力耦合的问题,提出了一种不基于加载对象数学模型的静力加载自适应控制算法,并通过伺服绞车+力传感器+三坐标测量仪+控制采集装置搭建了试验系统,通过PLC根据算法调整伺服电机的转速以实时调整加载载荷的变化率,从而实现各加载点载荷同步、匀速、稳定变化。加载系统采用竖向加载方式,在满足试验要求的基础上大大节约了占地面积,经现场试验,加载时间控制在3 min以内,加载同步性控制在1%以内,最大载荷可达300 kN,对各种叶片适应性良好,具有一定的通用性。

静态试验机的伺服调速液压控制系统设计

传统的伺服液压站是通过改变比例阀的开度来调整液压液输出压力的大小。这种方法会造成能源浪费,而且必须增加冷却散热装置。因此,针对静态或准静态的试验机,设计一个伺服调速液压控制系统。首先,分析静态试验机的伺服调速液压控制系统的结构;其次,介绍控制系统的主要硬件设计,包括DKZQ-1010智能伺服控制器的控制电路和接口设计;最后,阐述伺服调速液压控制系统的软件设计。

冶金高频响高精度伺服液压缸性能测试系统软件开发

采用LabVIEW与MATLAB函数结合的方法,开发了冶金高频响高精度伺服液压缸性能测试系统。根据生产冶金高频响高精度伺服液压缸对其动静态性能指标要求,该测试系统功能模块包含最低起动压力测试模块、带载动摩擦力测试模块、阶跃响应测试模块、频率响应测试模块、偏摆测试模块,各项测试结果通过研华数据采集卡PCI-1742U、PCI-1723与SSI-RS485电流变送器转换采集MST位移传感器信号与AB相脉冲传感器信号;该测试系统能够对测试的数据进行实时跟踪显示、存储或查询;此外,该系统还具有数据导出、打印实验报告等辅助功能。实验证明,该测试系统具有较高的实时性与可操作性,填补了其他系统所空缺的针对于大直径冶金高频响高精度伺服液压缸的偏摆测试模块,同时该测试系统具有更高的稳定性,解决了技术人员对原有测试系统操作复杂的难题,实现“傻瓜式”操作,更加智能化、可视化、及时化。

基于球杆仪的五轴数控机床动态精度检测

针对五轴数控机床的动态精度检验,提出一种基于球杆仪的五轴联动检测方法。该方法基于传统圆弧检测,通过研究S试件构型,提取S形试件加工时五轴联动刀轴矢量,与圆弧检测点位进行匹配,使得在刀尖点做圆周运动的同时,刀轴做复杂摆动,从而模拟在加工复杂曲面时机床的实际运动状态;构建了基于球杆仪的五轴数控机床动态误差模型,通过运动链传递,推导出各轴动态误差与球杆仪数据的表达式;利用该方法指导各轴伺服参数优化调整,能够提高数控机床的动态精度。通过进行在机测量实验,验证了该方法对数控机床五轴动态性能检测的有效性。

2维伺服平台一键测试系统

为适应弹载雷达导引头批生产的测试需求,设计一款2维伺服平台一键测试系统。对雷达导引头2维伺服平台的测试需求进行分析,对2维伺服平台的测试接口和测试流程进行梳理和统型,建立通用的自动化测试过程数据处理方法,开发参数化输入和统计结果自动输出的人机界面,通过配置参数可实现不同型号的雷达导引头2维伺服平台产品的一键测试。验证结果表明:该系统能够替代手工操作测试,效率提升5倍以上,能降低测试人员专业技术要求和操作难度,提高产品测试的可靠性,具有较高的工程参考价值。

复杂环境下飞控系统PBIT测试优化策略研究

为提前发现多余度电传飞行控制系统潜在故障,三代机、四代机普遍采用了BIT技术,在飞行前检测飞行控制系统各部件的完好性。本文对飞控系统BIT测试内容、设计方法和影响设计门限的多种因素进行了分析,并提出了相应的PBIT测试优化策略。

一种便携式导弹电液伺服机构动态测试系统设计

针对现有导弹测试设备存在的装备体积大、结构复杂、维修困难、测试时间长等突出问题,提出一种基于PCI总线和虚拟仪器技术的便携式测试系统设计方案;在分析电液伺服机构工作原理基础上,推导建立其数学模型;根据伺服机构动态测试需求,完成测试系统硬件设计和选型,按照“模块化、标准化、小型化”的原则,采用工控机控制PCI-1742U多功能数据采集卡实现测试过程中的信号激励和采集;基于Visual Studio软件开发平台,编制动态测试软件,实现测试过程中激励信号参数设置、数据采集、信号处理以及数据管理等功能;最后通过基于正弦相关分析法和基于chirp信号的测试方法的仿真测试实验分析了采样频率对测试结果的影响。

火炮随动系统的模糊自抗扰控制方法

火炮的随动控制系统要求有较高的控制精度,考虑到传统的PID控制方法针对扰动没有较好的抑制能力,将模糊控制方法与自抗扰控制方法相结合设计了模糊自抗扰位置环控制器。该方法既可以利用自抗扰控制的特性有效地抑制外界扰动,也可以通过模糊控制极大地降低自抗扰控制方法中参数调节的繁杂。利用Matlab/Simulink分别搭建了PID、自抗扰和模糊自抗扰三种控制器,通过对三种控制方法进行仿真对比,结果表明,模糊自抗扰控制方法不仅有较快的响应速度,而且对扰动也有更好的抑制能力,具有更加优良的控制效果。

基于热误差补偿的行星滚柱丝杠综合性能试验台设计与分析

行星滚柱丝杠综合性能是丝杠性能的主要指标,现有测试系统多以静态测量法进行测量,操作复杂且偶然误差较高。通过对行星滚柱丝杠综合性能动态测试系统的试验原理、硬件设计、软硬件通讯、软件界面结构的研究,设计了一套行星滚柱丝杠综合性能动态测试系统。基于LabVIEW设计上位机人机交互与控制监测软件对丝杠热伸长量进行了检测,并使用最小二乘法分析丝杠温升与位移的关系,对定位精度试验进行误差补偿。实验结果表明,所设计的试验台系统可以测量行星滚柱丝杠定位精度、噪声、温升、极限转速、加速度,同时热误差测量补偿系统可以减小温度变化对测量位置的影响,补偿前后精度测量指标提升均在30%以上,偶然性误差较小并且精度提高。

某型航空发动机抗电源失效设计与试验验证

为应对外部电源可能出现的失效问题,某航空发动机控制系统开展电子控制器储能电路设计,并选用具有零偏功能的电液伺服阀。通过改造台架电源配置、增加延时继电器,实现模拟电源短时中断50ms和完全失效功能。整机电源失效试验表明,某航空发动机电子控制器CPU在外部电源短时中断50ms条件下可保持稳定工作,可取消配套应急电源设备;在电源完全失效情况下可通过切断关闭主燃油、调节几何角度使发动机安全停车,发动机性能和操纵性未发生变化,满足飞机使用要求。

机器人与伺服压力机控制应用研究

利用系统的非线性动力学,对机器人和工业伺服压力机机构进行了实例分析,并对机器人系统和伺服曲柄压力机进行了识别和仿真研究,获得了系统的动态行为。根据应用所要求的不同运动轨迹,在系统上研究了软计算技术,并且运用传统PID控制技术,通过PSO-NN(粒子群优化神经网络)、BP(反向传播)、PSOPID、PID、CasFF(级联前馈)等控制方法,实现了控制目的。