作业型ROV推进器动力学建模与响应分析

为研究深海作业型遥控水下机器人（remotely operated vehicle,ROV）液压推进器控制系统的动力学响应特性,建立了一种考虑螺旋桨动态负载影响的伺服阀控制液压推进器动力学系统的数学模型,提出一种伺服阀控制液压推进器的马达流量、压力、扭矩、转速、螺旋桨转矩和推力的求解方法.通过数值仿真,分析了不同控制电压下伺服阀、液压马达和螺旋桨的动态响应过程及特点,建立了推力分配方法中推力简化约束模型,并得到了期望推力和推进器控制电压之间函数关系的数学模型.与推进器水池试验结果相比,本文仿真结果准确可信.这种完整和准确的液压推进器动力学系统的数学模型,对实际水下机器人和动力定位船舶的运动控制方法、推力分配策略及推进器控制的研究,具有一定的指导意义和工程价值.      

考虑螺旋桨负载的液压推进器动力学响应分析

为了研究作业型遥控水下机器人(ROV)的运动控制和液压推进器系统的动力学响应特性,提出了一种考虑螺旋桨动态负载特性的液压马达的流量、压力、扭矩、转速和螺旋桨的转矩、推力的迭代求解方法,建立了一种伺服阀控制液压推进器动力学系统的仿真模型.通过数值仿真,分析了不同水流进速时液压马达及螺旋桨的动态响应过程及特点,比较了不同控制电压下螺旋桨的推力输出响应,得到了液压推进器的控制电压和实际推力之间的关系曲线.这种推进器的建模和仿真方法对水下机器人和过驱动船舶的运动控制和推力分配策略的研究具有较高的指导意义和工程价值.     

新型力觉双向液压伺服PD控制算法

力反馈技术在遥操作工程机器人作业领域中是一门新兴的前沿技术,进行这方面的研究具有广泛的应用前景.为此结合双向液压伺服系统的特点,通过对国内外的双向伺服控制系统分析,提出一种以主、从手之间的力偏差作为主动端控制信号,位置偏差和力偏差形成从手控制量的新型力反馈双向伺服控制系统,通过仿真实验结果表明,该算法对新型力觉双向液压伺服控制系统具有控制简单、收敛速度快、实时性好的特点,进而改善了系统的动态性能,具有较强的鲁棒性、自适应性和快速性.     

水下缝合摩擦焊接试验装置的研制

为了深入研究水下及深水厚壁钢结构裂纹修复新技术——缝合摩擦焊的连接机理及特性,研制了一种可进行水下焊接的缝合摩擦焊实验装置。实验装置由机械系统、液压系统和电控系统三部分构成。机械系统包括基座、移动工作台、摩擦主轴头以及主轴头的高速旋转装置和轴向移动装置。液压系统为主轴头的高速液压马达提供动力。电控系统采用PLC为主控制器,通过控制伺服电机和液压伺服阀来分别控制主轴头的轴向进给运动和高速旋转运动,并提供操作方便的人机界面,对焊接过程和焊接参数进行实时跟踪和控制。本实验装置为缝合摩擦焊的工艺特性和连接机理研究提供了设备基础。     

基于PID控制的带式输送机液压拉紧系统

针对带式输送机对于胶带拉紧力的实际需要,设计了带式输送机液压伺服拉紧系统,液压拉紧系统是通过伺服阀控制不对称液压缸来实现对拉紧力的调节,并根据伺服阀控制不对称缸的原理建立了数学模型,用Matlab软件进行仿真分析。仿真结果表明,采用PID控制的带式输送机液压伺服拉紧系统具有良好的动态特性,可以获得满意的控制效果。     

应用科技(总第176~187期) 第32卷 2005年总目次

基于MATLAB的数控进给伺服系统设计与仿真……………………………………………………………………………董玉红,张立勋(1,01)水下作业工具深水液压动力源……………………………………………………………………………………王启明,张君,谭定忠,等(1,04)DXF到IGES转换工具研制…     

关于液压与气动伺服系统的研究

随着液压与气动伺服控制技术的飞速发展,液压与气动伺服系统的应用越来越广泛,随之液压与气动伺服控制也出现了一些新的特点,本文基于此对于液压与气动伺服系统的工作原理进行研究,并进一步探讨液压传动的优点、缺点和改造方向,以期能够为相关工作人员提供参考。     

交换工作台液压伺服系统设计

提出了一种交换工作台液压伺服驱动系统设计方案。设计中,选用一对自整角机作为角差测量装置进行交换工作台的旋转角位移反馈检测,通过电液伺服阀控制液压马达提供动力驱动交换工作台转动实现角位移控制。液压回路中分别设置了蓄能器和相关的卸荷回路等来提高系统的工作平稳性和降低功率损失。该交换工作台液压伺服控制系统设计具有结构简单、工作可靠和控制精度高等特点。     

YK7232A磨床液压伺服控制片上系统的研究与设计

对于YK7232A磨床液压伺服控制系统由较多的分立元件构成,可靠性较低,响应速度较慢,而且故障率较高,不便于系统维护等问题.采用了EDA设计技术,将系统中大部分的分立元件以及PID控制模块,采用逻辑重构的方式集成到体积较小的FPGA芯片中,形成具有低功耗、高集成度的液压伺服片上系统.采用Verilog-HDL语言对伺服控制系统的大部分模块进行逻辑重构.着重介绍了滤波整形模块以及增量式浮点数PID控制模块的设计,经Modelsim仿真校验达到了设计的要求.并最终设计出液压伺服控制片上系统顶层原理图.     

基于PLC伺服控制对插齿机床控制系统的改造

文章介绍了用PLC、伺服控制和变频控制技术对二手插齿机床进行控制系统改造,但保留机床原有的机械机构和液压传动．实践证明,改造后的机床能满足生产要求,控制系统稳定可靠,电路简单,性价比高．     

基于滑模与状态反馈模糊加权控制的气动伺服焊枪柔性接触研究

在焊枪电极接近运动过程中,期望接近速度大且在接触面附近快速降速以减小接触时的冲击力,实现一种柔性接触,对于提高焊接的效率和质量具有很重要的作用. 滑模控制虽然能有效降低焊枪电极接触力,但所用时间较长. 本文将基于模糊逻辑的滑模与状态反馈加权控制运用到气动伺服焊枪系统中,在建立系统模型的基础上设计滑模切换函数和滑模控制律,通过极点配置的方法设计状态反馈控制器,之后基于模糊控制设计滑模与状态反馈模糊加权控制器,最后通过实验验证提出的控制策略. 实验结果表明设计的控制器控制效果优于最大量控制和滑模控制,可有效实现柔性接触.      

电液伺服遥操作机器人的力觉临场感研究

该文借鉴电机驱动主从随动控制系统的研究方法，并结合液压系统的特殊性，对电液伺服遥操作主从机械人的力觉临场感进行了分析。综合了对称型双向伺服控制系统和力直接反馈型双向伺服控制系统的优点，以从端受力形成力反馈控制量的增益，位置误差和位置误差的变化率形成力反馈控制量，提出了改进对称型控制算法，即力一位置综合型双向伺服控制算法。实验结果验证了新方法的有效性。     

主-从机器人双向伺服控制方法研究

设计了液压伺服主、从机器手,并对力觉双向伺服控制算法进行了研究与实验.由于零开口对称伺服阀的结构特点使得主机器手控制力不能直接驱动本身执行器,而需要主机器手控制力信息通过控制器来间接驱动,这一过程必然影响控制系统的响应速度.通过采用主、从机器手的力偏差信号控制从机器手,用主-从机器手的位置偏差信号控制主机器手的力觉反馈.这种新控制策略改变了从机器手跟随主机器手,主机器手感受从机器手力的常规控制模式,提高了主-从控制系统的响应速度,并可根据主机器手对从机器手的跟随来判断从机器手是否出现干涉等,对力感觉机器人双向控制理论研究与实践有一定的借鉴作用.     

电液伺服位置／力控制系统的滑模变结构－PID控制

本文把滑模变结构－ＰＩＤ控制［１］运用于电液伺服位置／力系统的跟踪控制问题，经对系统的数字仿真和模拟实验表明：对电液伺服系统采用滑模变结构－ＰＩＤ控制，提高了系统的鲁棒性、跟踪精度以及对不同类型参考输入信号的适应能力；同时，也能消除常规变结构控制所存在的抖振现象     

飞行模拟器电动式操纵负荷系统控制策略

操纵系统的控制策略是力伺服系统加载的关键技术。以电动式力伺服系统为加载方式的飞行模拟器操纵负荷系统,采用上位机力闲环PID控制、电流环PI控制与多余力矩补偿相结合的策略实施控制。仿真结果显示：分别加入力闭环和电流环控制后,系统的超调量减小,跟随性能较好;采用角速度力矩补偿法,系统多余力矩下降了90％。实际控制效果进一步表明,双环与力矩补偿相结合的复合控制策略可有效减小系统多余力矩,控制稳态误差。该研究可为构造操纵飞行模拟器负荷系统样机提供理论依据。     

新型力反馈双向伺服系统干扰观测器PID控制算法的研究

针对目前力反馈双向伺服遥操作工程机器人控制系统所存在的反馈力冲击过大及主从位移控制的随动性 较差等问题,提出了在新型力反馈伺服系统中加入干扰观测器来改善从动机构的动态特性差异,从而提高从动机 构的鲁棒稳定性和抗干扰能力。仿真结果表明提出的方法是有效的。     

新型力反馈双向伺服系统干扰观测器PID控制算法的研究

针对目前力反馈双向伺服遥操作工程机器人控制系统所存在的反馈力冲击过大及主从位移控制的随动性较差等问题，提出了在新型力反馈伺服系统中加入干扰观测器来改善从动机构的动态特性差异，从而提高从动机构的鲁棒稳定性和抗干扰能力。仿真结果表明提出的方法是有效的。     

基于变磁力单元的磁力控制方法及数值研究

为提高永磁吸附式管外壁爬行机器人运行过程中的吸附力稳定性,解决吸附能力与运动灵活性之间的矛盾,对变磁力吸附单元结构进行了研究.通过建立变磁力吸附单元有限元模型,并分析圆柱磁体的旋转角度和衔铁气隙距离对磁吸附力的影响,应用MATLAB软件拟合出磁力控制函数的数学模型.运用此数学模型控制伺服电机,使任意气隙间距下都反馈出相应的伺服电机旋转角度,进而控制磁吸附力大小,保证机器人爬行过程中磁吸附力的稳定.通过测量实验,表明此磁力控制方法可行有效.     

基于相对误差的最小二乘法在切削力预测中的应用

对比分析高斯最小二乘法和基于相对误差的最小二乘法,后者的相对误差均值更小,适合保证实际值更小时的精度,更适合应用实际工程分析。在机械加工研究中,切削力通过应力、应变或测力仪传感器测量获得,使用成本较高,因此,提出了一种基于数控机床伺服参数的测量方法。测量得到电流环伺服参数TCMD和切削力,采用基于相对误差的最小二乘法,两者之间的关系模型,并将此关系模型应用于切削力的预测中。试验结果表明切削力可通过伺服参数进行预测,基于相对误差的最小二乘法的预测模型具有较高的精度。     

力反馈两级电液伺服阀的建模与仿真

介绍了力反馈电液伺服阀的结构与原理,建立了其数学模型,确定了其稳定性条件。通过给定电液伺服阀的技术指标,确定了伺服阀的结构参数。根据稳定性条件,判定电液伺服阀的稳定性,同时给出了电液伺服阀的稳定裕度与阻尼比的关系。