永磁伺服系统转速跟踪控制与数据驱动的参数设计方法

在永磁伺服控制系统中,传统的转速控制策略在低频段存在幅值与相位偏差问题,降低了转速跟踪控制精度。为解决该问题,该文提出了一种高精度的转速跟踪控制策略与数据驱动的参数设计方法。主要思路是在转速控制环节串联一个滞后-超前补偿器,用以校正低频段的幅值与相位;以低频段补偿后的幅值及相位误差最小为优化目标,同时约束补偿器在全频带范围内的最大幅值增益和相移,设计了一种数据驱动的补偿器参数优化方法,并对补偿后控制系统的性能进行了分析评估。实验结果表明,基于实验数据所设计的补偿器在转速指令频率小于1 rad/s的低频段区间内,转速跟踪误差小于2 r/min,相较于传统方法控制精度显著提升;在跟踪转速阶跃指令时,该文方法和传统方法的控制效果相当,这说明该文方法在改善低频段跟踪性能的同时,保持了控制系统在中高频段原有的幅频和相频特性。

柔索驱动单元的模型辨识与控制器设计

针对并联柔索驱动机器人力场模拟应用场景下驱动单元的力伺服控制系统设计,基于Links半物理仿真环境,运用Matlab System Identification工具箱,对柔索驱动单元系统数学模型进行模型辨识,并对系统的不确定性进行辨识。结果表明,考虑柔索驱动单元的不确定性因素后实际系统模型与理论模型相吻合,且系统理论模型具有较高的可靠性。在可靠的理论模型基础上,对柔索驱动单元进行控制器设计,并验证了模型辨识方法的有效性。基于模型辨识的控制器设计方法可以推广到其他类型系统的模型辨识。

基于LabVIEW的伺服安全功能测试系统

国内外自动化企业目前正在加紧研制全面符合GB/T 12668.502-2013/IEC 61800-5-2:2007《调速电气传动系统第5-2部分:安全要求功能》标准的伺服驱动设备,但缺少验证该标准中所述安全功能及性能的测试验证平台、软件及方法。本文针对伺服常见的控制模式,结合安全功能测试验证要求,采用NI-DAQ测控系统生成伺服所需的控制信号及安全功能触发信号,制定相关测试规程,编制测试控制软件,实现了针对伺服与电机部分安全功能的测试验证平台。

舵机电液伺服加载系统复合抗扰控制及仿真

为了解决飞机舵机电液加载系统的多余力控制问题,以及其性能受到干扰的影响问题,提出了一种基于数据驱动的包含反馈控制器和前馈控制器的复合抗扰控制方法。首先,设计了一种线性自抗扰控制器(LADRC),利用扩张状态观测器(ESO)对系统的不确定性与所受的多源干扰进行了估计,采用干扰补偿器和反馈控制器对干扰进行了抑制,进而保证了系统的闭环控制性能;接着,通过前馈控制器的调节,提升了系统的暂态和稳态性能;采用了基于数据的带约束的迭代反馈调节方法,通过输入输出试验数据,对控制参数进行了优化,以整定复合抗扰控制器的参数;最后,通过MATLAB/Simulink和AMESim进行了联合仿真,以验证基于数据驱动的复合抗扰控制方法的有效性。研究结果表明:相比于PID控制器,在阶跃响应下,经过迭代反馈调节(IFT)优化的复合抗扰控制方法调节时间缩短了52%,超调缩小了62%,稳态误差降低了20%;相较于传统PID控制方案,在阶跃响应和正弦指令力信号下,基于数据驱动的复合抗扰控制方法系统跟踪误差分别缩小了约32%和73%。

基于Symlets小波滤波的滚珠丝杠伺服进给系统频响特性辨识

高速、高加速度条件下,滚珠丝杠进给系统所具有的弹性特性会对其频率响应特性造成很大影响。通过分析转矩输入信号和加速度输出信号的幅值和相位关系可以实现对进给系统频响特性的辨识。通过集中质量方法对弹性滚珠丝杠传动系统进行建模,由拉格朗日能量法和状态空间分析对系统的频响特性进行计算。并进一步利用试验方法完成进给系统频响特性的辨识。为了减少量化噪声、白噪声和有色噪声对辨识信号的影响,提出通过Symlets小波滤波方法对有限差分方法得到的加速度信号进行小波滤波处理后,再进行幅值和相位信号的提取和频响函数的拟合。仿真和试验最终证明Symlets小波滤波方法能有效地减少噪声对加速度信号的影响,提取出有效信号,实现对进给系统频响特性更为精确地辨识。

基于模糊PI控制的永磁同步电动机伺服控制器设计

采用模糊PI控制代替传统PI控制的方法 ,以提高永磁同步电动机的控制性能 .该方法通过检测电机转速和定子电流的瞬时值与给定值的偏差和偏差的变化率 ,在线查表选择适当的P、I参数 ,实现了永磁同步电动机的伺服控制 .所有的表格都是通过实践经验制定出来的 .仿真结果表明 ,采用模糊PI控制能够比传统PI控制更加有效地提高系统的响应速度 ,减小电机在暂态和稳态下的转矩脉动 ,以及提高系统运行的稳定性 .

复合伺服驱动压边力控制执行机构建模与优化

将伺服电动机驱动与双滑块六杆机构复合,利用伺服电动机的可控性和六杆机构的速度特性,实现拉深过程的变压边力控制。在综合考虑机构输出位移中的弹性位移和刚性位移基础上,建立压边机构输入输出关系的数学模型。当机构几何参数一定时,可根据压边力与滑块位移的关系并考虑机构的变形,确定压边机构的输入速度。为优化杆系尺寸,在考虑压边工作行程和传动效果良好的基础上,以机构输出速度与压力机滑块速度相差最小(在压边力施加阶段),及机构总体尺寸最小为目标函数,优化确定了双滑块六杆机构的杆系尺寸。利用仿真软件,由前面建立的输入输出关系数学模型确定仿真输入速度,仿真结果表明,采用复合伺服驱动双滑块六杆执行机构实现压边力控制是可行的。

伺服电机驱动连铸结晶器振动系统建模与分析

伺服电机驱动连铸结晶器按期望规律振动是一种新型的驱动方式。伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统,可避免现有其它方式驱动连铸结晶器振动的不足,具有节能降耗、使用寿命长等优点。为了提高连铸结晶器振动速度或位移的控制精度,保证结晶器振动的平稳性和铸坯质量,建立系统较精确的数学模型是关键。因此,本文首先通过实验研究辨识得到伺服电机转速闭环模型,并推导了机械传动部分的机理模型,从而建立了伺服电机驱动的连铸结晶器振动台系统的数学模型,并给出了一种状态空间表达式;其次,对所建立的模型进行验证,通过相同输入作用下所建模型的仿真输出与实际系统的实测输出的比对,结果表明该模型能较好地反映系统的性能,从而验证了本文所建立模型的有效性;最后对建模误差进行了定量分析,结果表明:模型拟合精度可达94%以上,进一步确认了模型的准确性。所建系统的模型及其误差分析为下一步连铸结晶器位移系统跟踪控制器的设计奠定了良好基础。

绳索牵引康复机器人控制及仿真研究

康复机器人是典型的人机合作系统.人与机器人在同一物理空间,因此对机器人的柔顺性、安全性提出了严格要求.绳索驱动具有柔顺性好、占空间小、重量轻等特点,不会与人体产生刚性碰撞、冲击,非常适合于康复机器人的驱动控制.由于绳索的柔性使其只能承受拉力,其牵引构成冗余驱动系统,因此绳索位置伺服系统须引入力控制,保证工作时绳索具有一定的张力.针对康复训练机器人的人体骨盆控制问题,设计了基于绳索驱动的伺服控制系统,通过Matlab提供的sisotool进行PI和PD控制器的设计,并对张紧力、位置和二者之间的相互影响进行了仿真分析,证明了绳索驱动适合对骨盆规律的控制,并且可以在其他绳索牵引控制技术上得到应用和推广.

电驱动挖掘机流量匹配系统动臂特性研究

以6 t液压挖掘机动臂为研究对象,提出伺服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统。在Simulation X中搭建伺服电机仿真模型,通过与伺服电机响应特性试验结果对比,验证伺服电机模型的准确性;建立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型,仿真分析了不同控制方式下,动臂的运行特性和能耗特性。结果表明,与负载独立流量分配(LUDV)系统相比,采用伺服电机驱动定量泵流量匹配控制的动臂能耗降低约13.6%。

数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制

数控机床位置伺服系统在加工过程中受负载、摩擦和电路系统响应特性等因素影响,很难精确建立其加工过程动力学模型。针对批量零件加工过程中的重复执行过程,设计了一种数据驱动的无模型自适应迭代学习控制方案。该方案借助沿迭代轴的动态线性化方法,将数控机床位置伺服系统加工动力学过程等价转化成一个虚拟的迭代数据模型,并根据设计的迭代学习控制律和参数估计律构建数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制方案。仿真结果表明:该迭代学习控制方案基于数控机床重复运行的特点,仅利用位置和电机电流信息,完成了对零件加工过程的改善,提高了加工精度。

电-气位置伺服控制系统的研究进展

由于气压驱动系统本身具有强非线性、固有频率低、刚度低和阻尼小等特点,实现高精度的位置伺服控制比较困难.针对我国在这方面所做工作相对较少的现状,从电-气位置伺服系统的控制方式和控制策略两方面综述了近年来的发展状况,并对各种方法的优缺点进行分析和比较,同时探讨了这一研究领域的发展方向和需要解决的问题.

飞机制造数控柔性工装伺服驱动组件和控制系统

研究了基于标准伺服驱动组件的飞机制造数控柔性工装结构和控制系统,分析了典型柔性工装的结构布局及用途,提出采用标准化的伺服驱动组件和模块化设计技术,能够简化柔性工装结构,缩短制造周期。开发出基于现场总线和一体化伺服驱动单元技术的柔性工装数控系统,使用工业控制编程语言IEC61131-3编写数控系统控制软件。该系统具有系统配置功能,能够满足多种结构柔性工装的控制要求。

电驱锄草机器人系统设计与试验

根据移栽蔬菜田间锄草作业工况和要求,基于视觉伺服控制技术,设计了电驱锄草机器人系统。该系统以中小功率拖拉机为配套动力,由伺服电动机驱动月牙形锄草刀护苗锄草和对行,减少了能耗与污染物排放,提高了系统伺服特性。机器视觉系统实时采集田间图像并处理,对作物进行识别与定位。控制器结合视觉系统获取的刀苗距、锄草机器人前进速度、锄刀相位角度及机器人横向偏差信息,利用智能伺服驱动器精确控制锄草刀避苗和对行。试验表明,在前进速度不高于1.5 km/h、作物株距不小于0.35 m工况下,伤苗率小于10%,田间杂草锄净率约为90%。

数控机床位置伺服系统的数据驱动预测控制

数控机床位置伺服系统在实际加工过程中精确数学模型难以建立,采用一种数据驱动的自适应控制方法,避免了建模困难的问题。该控制系统采用紧格式动态线性化方法对数控机床位置伺服系统进行等价转化,并建立系统预测数据模型;采用无模型自适应控制技术和二层递阶预测方法,实现位置伺服数据驱动预测控制系统的设计。仿真结果表明,与传统PID控制方法相比,该数据驱动预测控制方法的精确度提高了6.2%,平稳度提高了15.94%。

三轴转台中框双马达驱动控制技术研究

在对同步技术及同步误差产生原因分析的基础上,提出了共反馈同步误差模糊校正系统方案,并对模糊控制器进行了设计及修正,着重分析了仿真转台电液位置伺服系统控制策略,最后通过实验来验证所采用的控制策略是提高控制精度及减小同步误差的有效方法。

基于PLC控制的多功能双向自动压装机设计

多功能双向自动压装机是根据用户需求专门研制的,用于压装汽车催化器的载体和汽车消声器的内组件的一种装置。该装置是由机械结构、气动控制、电气控制等部分组成的,采用三菱PLC、视觉传感器、气动元件、伺服驱动系统来实现不同产品可以在同一台设备上压装的要求,同时解决了载体或内组件在压入筒体中位置控制精度不高的问题,还具有实时监控功能,遇到不合格品能够自动识别报警。实践证明,该方案技术含量高、效果好,促进了汽车催化器载体和消音器内组件压装技术与工艺优化改进,取得了良好的社会效益和经济效益。

液动机引流式液氧煤油运载火箭推力矢量伺服控制系统

针对中国新一代系列运载火箭各级液氧煤油发动机的推力矢量控制需求,创新提出了液动机引流式伺服动力能源技术方案,研制了满足中国1200k N和180k N液氧煤油发动机的两型5种规格伺服机构,解决了高可靠系统架构设计、高集成伺服动力能源、伺服控制动态特性优化、长时免维护等难题,与国外直接引流式伺服技术方案相比,接口简单,实现了伺服机构与发动机工作介质有效隔离,使用维护性显著提高。产品通过与发动机联合热试车、耐环境、可靠性增长、可靠性强化等试验考核,首次应用于飞行试验,可满足同类液氧煤油发动机运载火箭使用需求。

扭矩嵌入检测的机器人关节伺服舵机研究

为提高绘图机器人的轨迹跟踪精度,提出了一种嵌入式扭矩检测的谐波驱动伺服舵机。首先介绍了绘图机器人的结构;然后从机械结构、扭矩检测原理和控制方法这三方面对嵌入式扭矩检测的谐波驱动伺服舵机进行了设计。该伺服舵机通过贴于谐波齿轮柔轮上的应变片来检测机器人各关节扭矩,这种结构既不增加系统的物理尺寸,也不减小其刚性。最后,将所设计的伺服舵机应用于绘图机器人进行绘图,实验结果表明了其有效性。

NUM数控系统在机床双轴同步控制中的应用

本文采用NUM1040数控装置及两套交流伺服驱动器实现数控玻璃雕刻加工中心大跨度龙门结构的同步轴控制,通过在线修改P参数完成对控制系统的配置,给出了双轴同步运动参数选择的过程及控制特性的调试步骤。结果表明这种方式具有同步精度高、调整方便等优点,可在其它需多轴精确同步控制的场合推广。