双重驱动平面并联机器人的振动控制

为了实现柔性机器人的高速高精度控制,抑制高速运动中的残余振动,提出一种新颖的柔性机器人机构,并基于双重驱动的思想研究了其振动抑制问题。以直线伺服电机作为机器人的主驱动源,实现高速精密点位控制,并采用脉冲整形技术减小末端残余振动;以压电陶瓷作为从驱动源,采用闭环反馈控制策略抑制末端残余振动。实验结果表明:采用输入指令整形减振技术和压电陶瓷相结合的抑振策略,系统稳定时间缩短80%以上,双重驱动的抑振策略实现了高速高精度的运动控制。     

积分滤波非线性拟合科氏流量计驱动系统改进

稳定振动的流量管保证着科氏流量计流量测量的准确性,而维持流量管振动的关键是流量计驱动系统。针对科氏流量计模拟驱动电路起振速度慢、受随机干扰影响振动不稳定问题,研发基于积分滤波非线性拟合法改进驱动系统。改进驱动系统采用积分滤波方法削弱传感器信号中随机干扰,应用非线性拟合法对积分信号进行频率估计,然后合成驱动信号驱动流量管振动。改进驱动系统中积分滤波可以有效抑制随机干扰,非线性拟合法考虑信号整体不受个别采样信号影响,提高频率测量精度与增强振动稳定性。仿真实验表明,基于积分滤波的非线性拟合法具有较高的频率测量精度,适用于流量计起振频率估计与振动频率监测。实际改进驱动系统测试表明,改进驱动系统提高了流量计起振速度,增强振动稳定性。     

用于MEMS陀螺的PCIe实时测控平台设计

该文提出了一种用于微机电(micro electro mechanical system,MEMS)陀螺的PCIe(PCI express)实时测控平台。系统通过对PCIe和现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)驱动以及延时环节进行加速优化,实现了陀螺驱动频率闭环和驱动幅度闭环控制,使线振动陀螺工作在谐振频率上且幅值稳定。针对测控系统的实时性和稳定性特性,从硬件和软件两个层面进行了分析。首先在PCIe总线方面,优化了FPGA硬件,对总线传输控制和PCIe IP核接口控制进行了加速处理,将单次读数耗时降至1.8μs;其次在系统软件方面,完成对底层驱动和算法的精简,减少内核层和用户层之间的数据传输延时,并通过制定高效的数据时序控制方案,实现数据稳定传输,最终将系统的采样频率稳定在100kHz。     

Dahlin算法绝对稳定性分析

选择适当的采样周期T_0和闭环系统时间常数T,避开时滞变化对闭环系统稳定性的影响,提出了Dahlin算法绝对稳定性概念。通过July稳定性判据在Dahlin算法数字控制系统中的应用,得到了该算法绝对稳定的两个必要条件和两个充分条件。     

基于Hamilton多机振动系统同步稳定特性分析

基于Hamilton原理,提出了一种多机振动系统同步稳定性理论条件.基于Lagrange力学方法,在6个自由度振动系统同步稳定性模型的基础上,首次建立具有12个自由度多机系统的动力学模型,运用Hamilton原理建立了该系统实现同步运转和同步稳定运转特性的条件.该同步稳定性理论能广泛应用在多电机多筛的节肢振动筛中.分析表明,具有3个惯性反向回转的节肢振动筛系统,在满足一定条件时可以实现同步且稳定运转,为该类产品设计提供了理论依据.     

基于内插型双边带滤波器的时域自适应滤波

针对过采样条件下直接序列扩频（DSSS）系统中采样样值相关性造成在使用传统时域自适应滤波窄带干扰抑制方法时扩频信号失真的问题,提出一种改进的时域自适应滤波方法.该方法基于内插型双边带滤波器,采用抽取-内插结构,结合最小均方（LMS）算法进行自适应权值更新,实现窄带干扰抑制.理论分析和仿真结果表明,在高信噪比情况下,该方法与常规自适应滤波方法比较,具有更小的信噪比回退和有用信号畸变;同时低信噪比情况下,其误码率性能也略有优势.      

基于动态矩阵的永磁同步直线电机速度控制

为了改善直线电机的动态响应性能,提高电机控制系统的鲁棒性,使电机稳定运行,基于预测控制理论,设计了适用于直线电机速度环控制的动态矩阵控制器,将传统的直线电机三闭环控制系统中的速度环PID控制器替换为动态矩阵控制器,并分别搭建基于PID速度控制器和动态矩阵速度控制器的永磁同步直线电机三闭环仿真模型,在此基础上给控制系统施加阶跃信号,并进行突加负载和突减负载的仿真,将2种控制器控制下的系统响应结果进行对比。仿真结果表明,当速度环采用动态矩阵控制后电机的响应速度更快,超调更小,使电机速度更快达到稳定。改进后的速度环控制器提高了直线电机控制系统的鲁棒性,改善了直线电机的动态响应性能,提高了控制系统的抗扰动能力,有利于电机在负载变化较大的情况下运行。     

基于重复滑模观测器的直线电机系统干扰估计

采用常规滑模观测器(SMO)进行干扰估计时,对时变干扰无法实现无静差跟踪,并且估计信号存在抖振。针对一种重复运动直线电机系统,同时存在周期性和非周期性干扰,该文提出一种重复滑模观测器(R-SMO),能够有效克服常规SMO的不足。它将周期性干扰的动力学模型(即内模)引入到观测器中,能够渐近收敛于周期性干扰;而滑模切换项只需针对非周期性干扰进行设计,可以大幅度削减抖振。该文给出了R-SMO的渐近收敛性证明。实验结果表明:R-SMO能够有效地估计出直线电机系统的干扰,用于前馈补偿后提高了跟踪精度,并且在收敛精度和抑制抖振方面均优于常规SMO。该方法还可以扩展到多周期干扰系统和非重复运动领域。     

三振动电机自同步椭圆振动筛的同步理论

提出了一种采用三振动电机自同步激振的新型振动筛,其具有激振力大、无机械传动、噪音小、结构简单、制造维护方便等特点,特别适用于大筛分面积的振动筛。通过建立三振动电机自同步椭圆振动筛的力学模型,运用Hamilton原理,建立了该振动筛系统的自同步条件和稳定运转条件,并给出了该系统实现平动椭圆运动的条件。研究结果表明,三振动电机自同步的椭圆振动筛在满足自同步条件和稳定运转条件下是能够实现同步稳定运转,具有较大理论和工程应用价值。     

双机驱动振动系统同步运转稳定性的研究

为了研究双机驱动振动系统同步运转的稳定性问题,建立了振动系统的动力学模型,对系统进行了非线性动力学分析.通过对系统参数进行无量纲化处理,得到了振动系统的频率俘获方程和系统实现自同步运转稳定性的条件,计算出了自同步运转的稳定域.根据自同步运转稳定性的条件和稳定域对系统进行优化设计,调整了振动系统的参数.计算机仿真结果表明振动系统实现了速度同步和相位同步,达到了稳定的自同步状态,验证了自同步运转稳定性条件和稳定域的正确性,证实了优化设计的有效性.     

双机驱动振动系统同步运转的稳定性

针对双机驱动振动系统同步运转的稳定性问题,建立了振动系统的动力学模型,对系统进行了非线性动力学分析.通过对系统参数进行无量纲化处理,得到了振动系统的频率俘获方程和系统实现自同步运转稳定性的条件,计算出了自同步运转的稳定域.根据自同步运转稳定性的条件和稳定域对系统进行优化设计,调整了振动系统的参数.仿真结果表明振动系统实现了速度同步和相位同步,达到了稳定的自同步状态,验证了自同步运转稳定性条件和稳定域的正确性,证实了优化设计的有效性.     

永磁同步直线电机速度控制系统的研究

针对永磁同步直线电机,介绍了其数学模型,建立了永磁同步直线电机闭环控制系统,分析了各种控制方法在直线电机控制系统的优缺点.通过分析比较,得出永磁同步直线电机调速系统中基于饱和函数的模糊滑模控制系统具有很强的鲁棒性,可以有效地削弱抖振,系统动静态性能良好.     

直线电机位置/力自适应控制的研究

针对永磁同步直线电机的控制特点,提出了一种新的控制策略——基于神经网络自适应位置／力控制．不同于传统的三环控制方法,这种控制策略直接实现了从位置误差到驱动力的转换,从而使系统结构更加简单,有利于永磁同步直线电机在高速高精的运动过程中进一步提高系统的采样频率．但是,由于减少了系统的控制环节,可能会使系统动态稳定性变差,通过采用一阶低通滤波器和基于神经网络位置自适应控制,改善系统的稳定性能以及控制精度．仿真及实验结果证明：对于永磁同步直线电机,采用基于神经网络位置自适应位置／力控制比采用传统的三环控制,在系统的跟踪精度、响应速度等性能上均有明显的改善．     

振动切削过程的稳定性研究

通过对振动切削系统的闭环模型与普通切削系统 (非振动切削系统 )的闭环模型的分析 ,以系统刚度为衡量指标 ,探讨了这两种切削系统的稳定性 ,研究了相位φ和频率 f对切削过程稳定性的影响 ,得出振动切削系统在不附加任何限制的情况下较普通切削系统能更好的提高切削过程的稳定性 ,为“振动切削能较大幅度的提高加工功效”提供了一个有力的理论支持 .     

广义网络化控制系统的鲁棒指数稳定性分析

针对一类带有范数有界不确定性的广义网络化时滞系统,研究基于事件触发机制的鲁棒指数稳定性问题。通过引入恰当的事件触发条件,将原系统转化为带有输入时滞的分段连续系统。通过构造恰当的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用时滞依赖的稳定性理论和线性矩阵不等式方法(LMI)得到闭环系统指数稳定的充分条件。通过求解凸优化问题得到控制器增益和指数衰减率。数值仿真验证了该文方法的有效性。     

输出过采样闭环系统辨识方法中最优过采样率的选择

提出了一种基于输出过采样技术的线性离散时间闭环系统辨识方法 ,通过对输出端施加过采样 ,将原闭环系统模型转化为过采样模型 .对于输出端白噪声、有色噪声干扰 ,分别利用最小二乘辨识算法和误差预报算法辨识出过采样模型 ,进而计算出原闭环系统的模型参数 .辨识结果中模型参数的估计误差服从均值为0的正态分布 ,方差由过采样率决定 ,据此推导出了使参数估计误差最小化的最优过采样率的计算方法 .该方法实现简单 ,运算量小 ,估计精度高 .仿真实验表明 ,当信噪比大于 15dB时 ,该方法的估计精度可达98% ;当过采样率为 15～ 2 0时 ,算法具有最优的辨识精度     

限幅滤波的FPGA实现方法研究

限幅滤波法是抑制正交频分复用(OFDM)信号的PAPR的常用硬件实现方法。使用FPGA可缩短系统设计开发时间,提高系统可靠性。本文在用FPGA实现限幅滤波的基础上,讨论了基于FPGA设计时应考虑的主要问题,以及影响设计性能的几个因素,包括:乘法器的设计、算法的优化、芯片的选择等。     

基于振动数据采集及无线传输的电机监测系统

针对电机状态监控效率低下的问题,设计了一种基于振动数据采集及无线传输的电机监测系统。该系统以低功耗STM32为主控芯片,搭配加速度传感器和无线蓝牙模块,实现了高精度振动数据的采集,幵对数据进一步滤波、分解、推算及校准等处理,最后使用蓝牙将数据传输至手机。结果表明,设计的电机监测系统具有准确率高、传输速度快等优点。     

基于DSP的开关磁阻电机速度控制器的设计研究

把数字信号处理器DSP应用于开关磁阻电机调速系统SRD中,该系统利用DSP高速采样及高速运算的特点,用脉冲宽度调节PWM技术的控制方法实现了速度闭环控制.主要研究通过位置反馈实现闭环速度控制;采用TMS320LF2407芯片作为控制芯片,组成具有人机交互接口的硬件电路;采用模块化编程的方法编写了控制算法和接口电路的程序,从而实现了开关磁阻电机SRM的全数字化控制.     

应用直线电机控制的电炉电极系统的研究

目前许多冶金企业使用的液压式电炉电极升降系统采用的是手动控制电极升降方案，针对问题提出了一种采用直线步进电机控制数字阀调节液压系统位置的结构，使现有系统可以实现电极升降的自动控制，同时对直线步进电机的控制使用Fuzzy—PID的控制方法，达到精密定位控制的目的。阐述和分析了数字阀控制液压系统升降可行性和稳定性。并通过实验验证了该系统调节具有精度高，响应快等优点。