基于磁致伸缩致动器的车削振动控制系统研究

磁致动器具有体积小、可靠性高、驱动力大、响应速度快等优点,但其动特性具有明显的滞回非线性特点,同时考虑车削过程外干扰的不确定性,本文研究设计了基于磁致动器的车削振动主动控制系统,采用了变步长自适应控制算法策略。在Matlab/Simulink中对控制系统进行了模拟仿真。在此基础上,基于dSPACE快速原型控制系统搭建了车削振动控制模拟实验台,以激振器作为外干扰进行振动抑制实验。实验结果表明,所设计的振动控制系统对模拟刀架的振动有明显的抑制效果。     

减缓细长轴车削加工时振动的方法

从振动的角度分析了细长轴车削时变形情况和在主车削力作用下细长轴的动特性,通过有限元法仿真了细长轴振动的模态特性.通过对比分析,证实了使用浮动跟刀架能有效地补偿控制振动以减少径向振型的振幅,从而明显地减小细长轴的加工误差.     

细长轴车削加工时瞬态动力学分析及其震动减缓措施

从振动的角度对细长轴车削时变形情况进行了分析.介绍了细长轴的常见振动理论和在主车削力作用下细长轴的动特性.然后通过有限元法仿真了细长轴振动的模态和动特性.通过比较分析,从理论上证实了使用浮动跟刀架能有效地补偿控制振动以减少径向振型的振幅,从而明显地减小细长轴的加工误差.     

超精密机床溜板的模糊—PID振动主动控制研究

振动是影响超精密加工质量的关键因素之一,而溜板的横向振动将通过刀架直接影响被加工工件的表面质量。为此,本文提出了溜板的振动主要控制。作动器采用自行研制的主动空气轴承作动器,以实现无摩擦接触,从而实现溜板纵向运动中的横向振动控制。控制采用模糊－PID控制,误差大时,采用模糊控制;误差小时,采用PID控制。实验结果表明,基于主动空气轴承的模糊－PID控制可以有效地减小溜板振动。     

用于非圆截面车削的动圈电机伺服刀架系统的设计

设计了一种新型的由动圈直线电机驱动可用于可凸变椭圆活塞车削的伺服刀架系统，给出了新型刀架机械系统的数学模型及其闭合控制系统的组成，分析了动圈中温升较高的原因，提出了降低动圈铜损、限制温升的措施。     

采用压电材料的振动主动控制

利用压电材料作为传感器和作动器,建立了柔性四连杆机构振动主动控制实验系统;通过理论分析和实验研究建立了控制系统的模型;根据控制系统的特点,采用了内模控制策略,并在具体实施中,增加了参数辨识环节,使得控制器对于机构转速变化具有鲁棒性．将控制方案实施到柔性四连杆机构振动主动控制实验之中,取得了满意的控制效果．     

压电柔性臂的传感器/致动器优化配置与振动主动控制

以欧拉-伯努利(Euler-Bernoulli)悬臂梁为模型,对压电柔性臂系统的传感器/致动器的优化配置和振动主动控制问题进行推导,简化了智能压电柔性臂系统的动力学方程和压电传感/致动方程,并建立了系统状态空间表达式.从传感器/致动器对相应模态的贡献出发,给出一种考虑模态权重的目标函数,并采用遗传算法对同位配置时的传感器/致动器的优化配置进行研究.基于优化布局结果在柔性臂上黏贴压电致动器和传感器,建立模糊逻辑控制器,对柔性臂在自由衰减和持续激励的情况下分别进行振动主动控制实验.实验结果表明柔性臂在两种激励下的振动均得到到了有效抑制,所提出的优化配置方法和模糊控制策略是可行的.     

变姿态柔性机械臂横向振动主动控制理论与实验

综合模态控制和极点配置方法来抑制变姿态柔性机械臂的横向振动.建立了工程适用的柔性机械臂回转系统简化动力学模型,通过模态滤波器和状态观测器实现机械臂末端横向加速度到模态速度和模态位移的转换,结合极点配置法获得当前姿态下系统的模态增益系数,可计算得到模态控制力和实际控制力.实现了基于NI控制器和回转液压作动器的主动控制实验系统,开展了变姿态条件下柔性机械臂横向振动主动控制实验,结果验证了上述方法对变姿态条件下柔性机械臂横向振动抑制的有效性.     

一类柔性耦合复杂系统的振动主动控制

建立了一类柔性基础、刚性设备的复杂系统主动隔振模型,考虑了设备、隔振器、作动器和柔性基础的耦合作用。用有效导纳来描述作动器的控制力,以传输到基础的功率流为目标函数,采用子结构导纳综合法推求主动隔振控制表达式。探讨了PID等主动控制策略,达到了控制系统若干阶模态振动的目的。     

双连杆柔性机械臂的主动控制

对柔性双连杆机械臂位置的主动控制进行研究,给出系统的动力学方程,采用非线性解耦反馈控制方法分别得出系统大范围运动方程和柔性臂的动力学方程,并采用机械臂逆动力学方法和LQR方法分别设计大范围运动控制律和压电作动器控制律.仿真结果表明,该控制方法能够有效地控制机械臂到达的指定位置,并且抑制柔性臂的弹性振动.     

基于动力学方法曲面恒切向数控车削刀架设计

在简要介绍曲面恒切向数控车削技术的基础上，着重说明曲面恒切向数控车削刀架的设计技术，主要阐述其结构、动力学、控制系统、精度的设计方法。根据刀架的设计载荷，运用动力学方法对刀架进行设计。分析认为，刀架的回转精度和位置精度对曲面加工精度有较大的影响，因此通过合理选用高精度轴承和采用位置环与速度环的双闭环控制方式，利用高分辨率、高精度的圆光栅作为位置检阅原件，以确保把这两项精度指标控制在合理的范围内。同时从刀架的机械传动精度角度给出了提高系统稳定性的途径。利用控制系统的多轴联动控制功能，使该刀架与数控车床X、Z轴实现三轴联动，则可实现曲面恒切向车削，以消除刀具刀尖形状误差对曲面加工精度的影响。     

非圆车削高频响应进给系统的结构设计与分析

基于非圆切削对径向进给系统的要求,选用直线伺服电机直接驱动方式,进行非圆切削数控车床径向进给系统的结构设计,分析了刀架和工作平台两个关键结构件的力学性能,并通过活塞环、椭圆和正六边形3个特殊非圆截面零件车削时的速度和加速度特性试验,对设计的进给系统进行了切削性能分析.结果表明,设计的数控车床径向进给系统具有较高的频率响应特性,满足非圆截面零件高速车削加工的要求.     

压电陶瓷在车身板件振动主动控制中的应用研究

针对汽车车身低频振动不易控制的问题,将压电陶瓷作为传感/致动元件,主动控制车身板件的振动变形,以抑制或消除车身板件的低频振动。根据致动器控制力分析和车顶棚模态分析的结果,提出了压电传感器和致动器同位对称布置的方案。采用模糊控制算法,设计了振动主动控制器,并搭建了车顶棚振动主动控制实验台。独立模态振动控制试验结果表明,采用压电陶瓷智能结构对车顶棚振动进行主动控制后,压电传感器检测到的电压降低了14%～23%,即有效控制了车顶棚的低频振动。     

基于Lyapunov直接法的柔性梁振动控制

为避免控制溢出和保证控制系统实时性,针对具有边界未知扰动和变张力的柔性梁振动边界控制问题,基于柔性梁无穷维分布参数模型,结合边界控制技术和Lyapunov直接法设计了比例-微分(PD)边界控制器,用于对柔性梁的振动进行主动控制.该边界控制方法可使柔性梁系统达到外界干扰下的一致有界和指数稳定;所设计的PD控制器简单且独立于柔性梁系统参数,可确保系统具有较好的实时性和鲁棒性.仿真结果表明,文中控制方法能有效地抑制柔性梁的振动,降低其振动幅值.     

柔性基础上主动隔振执行器安装方式的动力学研究

研究了积极隔振和消极隔振情况下，柔性基础上主动隔振执行器在并联结构安装方式和基础消振结构安装方式下的动力学特性，分析比较了不同安装方式的主动控制力与被动隔振系统及柔性基础之间的参数关系，为主动隔振器安装方式的选取提供了科学依据。     

基于神经网络及综合电机特性的柔性关节空间机器人全阶滑模控制

研究了载体位置、姿态均不受控的自由漂浮柔性关节空间机器人机械臂轨迹跟踪及关节柔性振动主动抑制问题,利用系统动量、动量矩守恒关系及第二类Lagrange法,并综合考虑关节驱动电机特性,导出了其全系统动力学模型;然后基于奇异摄动理论将该动力学模型分解为描述机械臂刚性运动的慢变子系统及描述关节柔性振动的快变子系统,并结合关节电机输出力矩与电枢电流的关系,将对控制力矩的设计转化为对电流控制的设计。之后,针对关节柔性振动快变子系统,采用速度差值反馈控制方案对其进行了振动主动抑制;针对机械臂刚性运动慢变子系统,则基于RBF神经网络提出了一种全阶滑模控制方案;其中RBF神经网络用于逼近由系统不确定参数带来的未知非线性项,全阶滑模控制方案的引入在于使控制系统在兼备传统滑模控制方案鲁棒性强特点的同时,还能克服抖振问题。最后,系统数值仿真结果说明了所提方案的有效性。     

基于FULMS算法的压电机敏柔性结构振动主动控制

面向航空航天器挠性结构振动主动控制研究背景,针对FXLMS控制算法无法直接从振动结构提取参考信号的缺陷,以经过传感器作动器优化配置的压电机敏柔性梁为模型结构,研究了一种基于多通道FULMS算法的结构振动主动控制器.针对参考信号取自激振信号和直接取自振动结构两种情况,对FXLMS控制算法及FULMS控制算法进行了仿真分析与验证;结果表明FXLMS算法高度依赖参考信号选取,FULMS算法相对FXLMS算法具有更好的收敛性,且能够实现参考信号直接提取策略.在此基础上构建了测控系统和实验平台,进行基于多通道FULMS控制算法的压电柔性结构振动主动控制实验,验证了参考信号从振动结构中直接提取策略的可行性与多通道FULMS控制算法的有效性.     

基于压电自感知执行器悬臂梁振动控制

用一片压电陶瓷同时做传感器的执行器,基于应变速度电桥电路将应变速度信号从执行器控制电压中分离出来,制成了压电式自感式自感知执行器;针对电桥不平衡情况,设计了由比例调节和相位滞后校正组成的简单控制器。悬臂梁振动控制实验证明;自感知执行器不仅能检测振动信息,而且能有效抑制悬臂梁的振动。     

航海船舶多维振动主动控制研究

采用基于并联机构和电磁作动器的多维振动主动控制装置,实现了对船舶航行中面临的多维低频振动衰减。对振动控制装置进行了结 构设计、系统控制模型分析和控制算法研究,并制作样机进行了实验研究。样机试验结果表明,该多维减振装置能够实现船舶多维低频振动主 动控制。     

基于数值积分的车削加工时域仿真

建立了车削加工系统z向单自由度动力学模型,试验测试获得了CJ0625车床的刀架频响函数,并辨识获得结构动态特性参数.采用一种变步长方法进行时域仿真研究,该算法可以根据计算点主轴转速动态调整仿真步长,保证算法收敛,满足仿真结果精度要求.基于Matlab平台设计并编写了车削加工时域仿真软件.对时域仿真方法与频域颤振预测方法(叶瓣图法)进行了比较研究.给出了稳定切削、临界稳定以及颤振情况下的振动位移变化曲线.结果表明两种方法获得的车削加工绝对稳定切削深度误差小于607%.