带有遗忘因子的滤波器型迭代学习直线伺服系统

针对永磁直线同步电机伺服系统,提出开闭环迭代学习控制器,实现期望直线位置的跟踪控制.分析了永磁直线同步电机的2-D模型及迭代学习直线伺服系统的收敛性.通过减小系统输入误差协方差矩阵迹的方式得到优化的遗忘因子,来修正控制输入的迭代学习律,同时采用零相位FIR数字滤波器对前馈学习控制器中的误差信号进行滤波处理.实验结果表明,带有遗忘因子的滤波器型迭代学习控制器能够保证直线伺服系统在不断的迭代学习中提高性能,有效抑制端部推力波动,系统具有很好的学习收敛速度、动态响应及控制精度.     

摩擦对某钢板弹簧力学特性的影响分析

摩擦是影响钢板弹簧非线性的关键因素.基于CATIA建立某少片钢板弹簧几何模型,考虑接触摩擦,在ABAQUS中建立其有限元模型,分析不同摩擦下钢板弹簧的力学特性.通过5种摩擦系数和2种载荷的不同组合,获得不同载荷及摩擦对钢板弹簧刚度、应力分布及接触压力的影响规律.结果表明:在同一载荷状态下,钢板弹簧刚度随摩擦系数的增大而增大,应力与片间接触压力随摩擦系数的增大而减小;同一摩擦状态下,刚度随载荷的增加呈增长趋势,且摩擦系数越大该趋势越明显.研究结果可为兼顾刚度,强度及接触压力性能的钢板弹簧设计开发提供参考.     

系统参数对自激振动系统动力学稳定性的影响

为了研究机床进给系统的黏滑运动特性,建立了基于Stribeck摩擦模型的具有代表性的质体-弹簧-传送带摩擦自激振动模型.利用李雅普诺夫稳定性判据对自激振动系统的平衡点进行了稳定性分析,获得了系统的临界失稳速度,又经过理论公式推导出了系统的临界黏滑速度.从数值仿真得到的相图和Poincare截面图可以看出,随着系统进给速度、阻尼和传动刚度的增大,动、静摩擦差值的减小,系统的黏滞运动持续时间变短,即系统的稳定性增强;低速状态下的自激振动分为黏滑和纯滑动两个阶段,且均为准周期运动;系统进给速度是影响系统稳定性的主要参数.     

基于模糊控制的直线感应电动机转差频率矢量控制系统

建立了直线感应电动机的矢量控制数学模型,提出了速度闭环、磁链开环的转差频率矢量控制设计方法.设计了速度模糊控制器,对电机在起动和负载情况下进行了仿真实验.结果表明,采用模糊控制实现的直线感应电动机转差频率型矢量控制系统比PI控制系统具有更强的鲁棒性,系统的稳态性能和动态性能大大提高.     

带附加气室空气弹簧力学特性参数试验

为了揭示带附加气室空气弹簧动力学特性,基于1T15M-2膜式空气弹簧建立了带附加气室空气弹簧力学特性试验测试系统,利用自由衰减振动的方法研究了簧上质量、节流孔直径、附加气室容积等因素对系统等效刚度、等效阻尼及固有频率等力学特性参数的影响.试验结果表明:在保持弹簧工作高度不变的前提下,增加簧上质量会增大弹簧等效刚度,但簧上质量的变化对弹簧的等效阻尼比和固有频率影响不大;随节流孔直径的增大,等效阻尼先增大后减小;在节流孔直径4～7 mm范围内,等效刚度和固有频率均由最大值迅速降到最小值;在附加气室容积小于主气室容积2～3倍范围内,增大附加气室容积有利于降低空气弹簧的等效刚度和固有频率;在节流孔有效作用下,再增大附加气室容积会明显增大空气弹簧等效阻尼比.     

不同稳态的磁弹簧特性分析与实验研究

针对传统金属弹簧在使用中易产生疲劳失效的问题,研究了一种利用磁铁之间相互作用力来产生抗力的新型弹簧——磁弹簧,通过磁弹簧压缩过程中压缩量与力变化关系的分析,发现了磁弹簧是一种变刚度弹簧.论文引入稳态的概念来分类不同类型的磁弹簧,建立了单稳态、双稳态磁弹簧典型结构的力学模型,采用仿真与实验相结合的方法分析了这两种类型磁弹簧的稳态情况和磁铁结构参数对稳态的影响.结果表明磁铁结构参数会影响到磁弹簧的稳态,增大两块磁铁的直径差或厚度差会改变磁弹簧的稳态.     

车路耦合作用力特性及混凝土路面动态响应

应用1/4车-路耦合动力学模型及直接积分法,分析车辆以一定速度匀速移动时,车辆参数(集中质量、悬挂系统弹簧刚度和轮胎弹簧刚度)、路面板参数(路面板厚度、接缝宽度、接缝错台和接缝传荷等)以及地基参数(地基刚度、地基阻尼及地基弱化指数等)对车-路耦合作用力的影响;给出了动荷系数(动静荷载比)随各参量变化的影响曲线及其统计特征;探讨了有接缝混凝土路面板动弯沉和动应变的变化规律.结果表明,随着车速的提高,车-路耦合作用力的变异性增大,路面板动弯沉和动应变的波动性增强;因此,在水泥混凝土路面设计时,车-路耦合引起的动态效应应予以考虑.     

基于模型参考自适应的直线电机转速辨识

针对直线永磁同步电动机全闭环控制系统易受干扰、降低系统性能指标、存在不稳定因素等问题,提出了基于模型参考的自适应模糊神经网络在线辨识方法,用梯度法实时修正模糊控制器的输入和输出隶属度参数,建立了模型参考自适应模糊神经网络速度伺服系统模型,给出了模糊神经网络控制器的设计方法.仿真和实验结果表明:该方法提高了速度检测装置的分辨率和动态响应能力,系统具有很强的鲁棒性.     

组合式永磁同步直线电机端部效应力研究

为了改善永磁同步直线电机的推力波动特性,针对其结构特点,提出了组合式永磁同步直线电机这一新型结构并介绍了组合式永磁同步直线电机的结构特点;以平板式短初级长次级永磁同步直线电机为例,用傅立叶级数方法对传统永磁同步直线电机和组合式永磁同步直线电机的端部效应力进行了分析,获取了最小化端部效应力的铁芯长度选取方法;利用有限元方法对两种电机的端部效应力解析结果进行仿真验证,用两种电机的原型样机实验平台进行了静磁阻力实验.仿真和实验结果表明,组合式永磁同步直线电机有效减小了端部效应力和静磁阻力,使电机的推力波动特性得到明显的改善.     

基于Simulink的高速电磁阀动态响应分析

利用MATLAB/Simulink软件建立了由磁场强度模型、电磁作用力模型、阀芯运动阻力模型以及回位弹簧作用力模型组成高速电磁阀仿真模型.分析了驱动电压、电磁力、阀芯质量和线圈匝数等参数对电磁阀动态响应特性的影响.仿真结果表明:在一定条件下增加驱动电压,采用质量小的阀芯,选取小的回位弹簧预紧量,减少线圈匝数和降低弹簧刚度,有利于加快电磁阀开启响应速度,而降低维持电压,适当减小工作气隙、增大弹簧刚度,有利于加快关闭响应速度.     

基于可编程控制器的槟榔包装控制系统设计

为解决槟榔自动包装机封口装置存在封口不牢固、包材烧穿等问题,设计了一种基于PLC技术的槟榔自动包装机封口装置控制系统,以实现槟榔包装的稳定性。介绍封口装置工艺以及控制系统结构,包括PLC、温度传感器、位置传感器、温度控制模块、伺服电机等。封口装置中温度为主要研究对象,同时为弥补传统PID控制的不足,改善传统LADRC控制参数整定困难等问题,提出一种粒子群优化改进型线性自抗扰温度控制器,以提高封口装置温度控制的鲁棒性和抗扰性。最后进行仿真和实验研究。结果表明：与传统PID以及ADRC控制器相比,加入PSO算法优化后的改进型LADRC方法,可以使系统输出响应、快速性增强,调节时间变短,封口装置实际包装温度误差<0.4°C。可见所述封口装置系统有效提高温度控制精度,一定程度上提升了槟榔自动包装机的生产效率。     

动磁直线电机驱动压缩机的建模与仿真

通过控制三端双向可控硅的导通时间来控制活塞位移的方法，建立了动磁直线电机驱动的压缩机的机械系统、热力系统及电磁系统数学模型．用该模型分析了压缩机的动态性能，得出了不同导通时间的电机线圈电压、电流及活塞行程和上死点位置．结果表明：仿真与实验结果吻合较好，表明该模型是行之有效的，控制及求解方法是正确的．由于考虑了等效阻尼系数的可变性、电机参数的准确性及算法对仿真结果的影响，使得仿真与实验结果误差小于10％，完全可以满足工程设计的需求．该模型具有可靠性好、准确性高、应用方便等特点，为压缩机系统参数的优化设计提供了新的途径，可以作为设计开发直线压缩机的一个有效工具．     

基于试验-量纲分析法的气缸爬行判定式研究

为了获得包含使用压力、运动速度、负载等多个参数的气缸爬行判定式，设计不同工作参数进行气缸爬行试验，分析各个参数对爬行的影响程度，然后应用量纲分析，通过试验数据拟合以及线性、非线性回归分析，获得能够判别气缸在不同工况下是否出现爬行的判定式。为了验证判定式的有效性和通用性，用得出的判定式对拟合样本以外的试验数据进行预测。结果表明：判定式的计算值与试验值吻合较好，使用该判定式能够直接根据工况参数正确地预测气缸是否出现爬行现象。     

直线电机参数对活塞位移自传感器输出的影响

通过分析直线压缩机的直线电机的等效电路和活塞位移自传感器的模拟电路,得出了模拟电路参数与直线电机参数之间的关系．对直线电机参数和活塞位移自传感器的输出特性进行了实验研究．结果表明：推力系数在一定的动子行程内是基本恒定的,在上死点附近,推力系数有减小趋势;等效电感和电阻在一定的工作电流内是基本恒定的;直线电机等效电阻及电感的波动对活塞位移自传感器的输出几乎无影响,推力系数的波动影响活塞位移自传感器输出幅值的大小;若要提高直线压缩机活塞位移自传感器的输出精度,需要对模拟电路参数进行微调,以确保输出不失真,同时需要在活塞上死点附近对自传感器的输出进行修正．     

基于NI ELVIS的直流电机转速测控实验系统的开发

目前我校“现代测试技术”课程实验大多采用实验箱实现,为弥补学生不能自由选择元器件、自行设计搭建电路的弊端,将NIELVIS平台引入实验教学中,采用ELVISⅡ平台和开发软件LabVIEW开发了基于PID控制的直流电机调速系统。实验表明,ELVIS平台比传统实验教学装置更具有灵活性、创新性、实践性,可充分调动学生对实验内容的创造性。     

伺服系统Hammerstein非线性模型及参数辨识方法研究

在伺服系统建模中,针对线性模型无法表达系统在低速、运动换向条件下摩擦与死区等非线性现象的问题,采用包含静态非线性部分和动态线性系统的Hammerstein模型来代替线性模型对伺服系统进行了描述.根据静态非线性模型逼近伺服系统的非线性特性,非线性模型采用分段非对称多项式基函数来解决摩擦在运动中存在的非对称特性.对于多频率正弦输入信号和伺服系统的速度输出信号,由迭代最小二乘方法来估计模型的参数.通过辨识实验中的线性模型和Hammer-stein模型的输出,说明采用Hammerstein模型方法能有效地对系统非线性部分建模,Hammer-stein模型的输出误差比线性模型的输出误差约减少90%,因此显著地提高了系统的模型精度,实现了对系统非线性动态行为的精确预测.     

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。     

精密机械系统综合实验装置的研制

针对高校机械类专业精密机械系统相关课程的实验教学需要,以"直线位移精密工作台"为基础,研制了精密机械系统综合实验装置。该综合实验装置不仅可以完成精密传动、精密运动测量和电机驱动等单独实验,也可以完成体现光机电一体化综合知识的精密运动控制实验。该实验平台采用CPLD(复杂可编程逻辑器件)光栅位移测量装置以及计算机控制系统,可以让学生在已有实验平台上进行主动设计,完成精密运动测量和运动控制实验,从而培养学生的动手能力和创新能力。     

磁浮列车直线感应电机控制的仿真研究

根据把端部效应考虑在内的等值电路，建立直线感应电机的数学模型，分析直线感应电机的恒转差频率控制的思想和实现方法，并对控制系统进行仿真．仿真结果表明，恒转差频率控制的实现方法是可行的．     

交流永磁同步电机的反馈线性化位置控制

提出了交流永磁同步电机多目标输出跟踪控制的一般方法,利用微分几何中的微分同胚转换,先将永磁同步电机的非线性模型转换为与之反馈等价的线性模型,再采用线性系统中成熟的极点配置的方法对虚拟的电机线性系统进行控制器的设计.该方法实现了转子位置和转子磁链的动态解耦,将多输入多输出强耦合非线性的永磁同步电机系统分解成了两个独立的单输入单输出的子系统.在此基础之上提出了带干扰随动的位置伺服控制器的设计方法,不但实现了位置的动态跟踪控制,而且还能对扰动进行动态跟踪补偿.仿真结果证实了其有效性和优越性.