采用力矩电机直驱的数控机床进给系统伺服刚度优化

力矩电机直驱进给系统的刚度特性很大程度上取决于伺服刚度,伺服刚度是影响进给系统的抗干扰能力、动态响应特性、速度和精度的关键因素。该文以力矩电机直驱进给系统为研究对象,提出了一种基于Routh判据的伺服刚度优化方法,给出了控制系统稳定条件下系统各参数间相互约束关系。该优化方法可同时整定多个伺服控制参数以提高伺服刚度。首先基于直驱式力矩电机模型建立了完整的伺服进给系统机电耦合模型;在伺服系统控制参数对伺服刚度影响分析基础上,提出了系统稳定性Routh判据不等式的简化求解方法,建立了系统控制参数间的约束关系,利用Simulink对该方法进行仿真验证;最终提出了以伺服刚度为优化目标的伺服控制参数优化方法。以某五轴联动数控机床A轴力矩电机直驱进给系统为例,进行优化应用验证,结果表明:该优化方法在保持系统稳定性的同时能显著提高系统伺服刚度,并且对伺服系统动态跟踪精度等动态性能影响较小。     

直驱式容积控制电液伺服系统设计研究

针对普通电液伺服系统存在的弊端,设计了直驱式容积控制电液伺服系统,以交流电机伺服控制系统代替电液伺服阀,使得这一新型电液伺服系统具有体积小、可靠性高、节能等优点,适用于液压传动及要求不太高的伺服控制场合。     

直驱式容积控制电液伺服系统设计研究

针对普通电液伺服系统存在的弊端,设计了直驱式容积控制电液伺服系统,以交流电机伺服控制系统代替电液伺服阀,使得这一新型电液伺服系统具有体积小、可靠性高,节能等优点,适用于液压传动及要求不太高的伺服控制场合。     

天气雷达天线伺服控制系统研究

介绍了某天气雷达天线伺服控制系统的设计,提出了解决伺服带宽的方法:伺服系统环路设计中采用凹口滤波器技术、串联滞后补偿网络、加速度负反馈技术和复合控制技术来抑制伺服系统结构谐振频率进而提高伺服系统带宽;采用Bang-Bang控制技术加快系统快速性,较好的解决了伺服控制系统设计中系统快速性和系统稳定性的问题;实际应用表明,该天线伺服控制系统设计方案是合理的成功的。     

提高齿隙非线性系统精度的应用研究

针对一类含输出齿隙非线性的伺服控制系统,提出了2种克服齿隙影响系统跟踪精度的方法。对大型雷达天线伺服系统,采用了电消齿隙、差速负反馈的多电机联动新方法,并已应用于某天线伺服系统,获得了很高的跟踪精度。针对单电机驱动的含齿隙伺服系统,提出了一种智能比例、积分和微分（PID）控制器及基于规则的补偿控制策略。实际系统调试结果表明,该方法有效地提高了系统的定位和跟踪精度。     

铣车复合加工中心静压直驱转台设计

文中采用静压导轨和直驱技术相结合的方式,设计了一种用于铣车复合加工中心的静压直驱转台。通过力矩电机直接驱动,可以有效地消除传统驱动方式下由中间传动环节引起的多种误差,提高转台的精度,改善动态响应特性。同时转台配有检测、冷却、锁紧机构,保证直驱转台可以完成铣削转台和车削主轴的功能转换,为铣车复合加工中心的发展提供技术支撑。     

光电跟踪伺服系统二次跟踪控制

为提高光电跟踪伺服系统的跟踪精度,对输入信号未知条件下系统跟踪问题进行了研究。在单位负反馈系统基础上提出二次跟踪控制方法,并对系统频域特性进行了研究。结合光电跟踪伺服系统的特点,在跟踪探测器输出延迟条件下进行了控制律设计。仿真结果表明二次跟踪控制大幅提高了伺服系统对机动目标的稳态跟踪精度,比PI控制提高39倍,比PI+速度滞后补偿控制提高9倍,测试结果表明在40 m s延迟作用下,目标做50°/s,30°/s2等效正弦运动时稳态跟踪精度达到1′。     

高速马芬纸杯机的传动方案设计

基于大批量、高速马芬纸杯机对传动机构的高效率、高精度技术的要求,结合机械结构、加工工艺及使用工况的特点,通过对主要误差来源的分析,提出了该机传动部件驱动与控制原理及方法,采用伺服直驱方式,有效地缩短了传动链路径,大大提高了传动效率。利用滚动传动副的高效与高精度特点,确保了整机的高效、高精度、大批量生产的技术要求。     

基于迭代学习的直驱式电液伺服系统控制研究

本文阐述了直驱式电液伺服系统原理、组成和特点,并建立了直驱式电液伺服系统数学模型,进行了动态特性理论分析。为改善其动态性能,设计了闭环PID迭代控制器,并进行了实验研究。结果表明该系统动态性能平稳,控制器的控制效果良好,系统具有较强的抗干扰能力。     

数控机床伺服进给系统的跟踪精度

本文提出了描述数控机床伺服进给系统跟踪精度的新概念——跟踪精度,并对常用的闭环和半闭环伺服系统的跟踪精度计算公式进行了推导,为跟踪性能的定量描述奠定了基础。     

精密传动系统的机电耦合建模及仿真分析

针对伺服系统中传动系统的机电耦合影响了系统的动态特性和响应特性,提出了基于伺服系统的精密传动系统的机电耦合因素,分析了机电系统耦合建模方法.以大型精密卧式加工中心伺服进给系统为研究对象,通过分析系统各组成环节的数学模型,得到了该系统的动态结构图,建立了该系统的机电耦合模型,仿真分析了精密传动系统的传动刚度和传动误差对伺服系统的影响.利用该模型可以分析参数变化对伺服进给系统稳定性和动态特性的影响,为参数优化提供了计算模型.     

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     

基于矢量控制的交流伺服进给系统建模

为了提高数控进给系统的伺服精度,提出用矢量控制的方法控制伺服电机,建立交流伺服系统数学模型.研究结果表明,矢量控制法使电机机械特性线性度明显提高且起动力矩增大,使交流电机达到直流电机的控制效果;交流伺服系统数学模型的建立,完成了伺服系统的动、静态性能分析的前期工作,在数学建模中引入PID调节概念,使提高进给系统各性能指标的参数调整原则可以按PID调节理论进行.     

重复控制在光电跟踪伺服系统中的应用

在光电跟踪系统中,伺服系统的跟踪精度决定了其捕获跟踪能力。随着光电跟踪伺服系统对跟踪精度的要求逐步提高,将重复控制技术引入到伺服系统中。重复控制不仅能够实现高精度跟踪、改善系统性能,而且可以跟踪周期性信号。设计了优化插入式重复控制器,并对等效正弦信号进行跟踪。与常用高精度控制方法进行仿真比较,其结果表明,重复控制系统的跟踪误差明显减小,其跟踪精度得到明显提高。     

电液伺服系统的模型跟踪最优控制器设计

采用I型系统ITAE最优准则,针对跟踪阶跃响应的电液伺服系统设计了模型跟踪最优控制器,并应用Matlab进行了计算机仿真.仿真结果表明,在此种模型跟踪最优控制器控制下,电液伺服系统具有良好的动态特性.     

新型定日镜精密跟踪机构的传动精度研究

针对塔式太阳能发电系统中定日镜跟踪精度低、累积误差大等缺点,研制了一种含可调侧隙变厚齿轮传动副和双蜗轮精密传动装置两项发明专利的新型定日镜精密跟踪机构。采用几何学方法建立了该跟踪机构系统传动误差的耦合模型,运用蒙特卡罗法计算出高度角跟踪机构在随机采样和极限偏差下的传动精度范围,对比不同单次采样计算结果,发现误差值的随机性和误差初始相位间的耦合关系不同时系统传动误差有明显差异。利用高精度角度测量仪对样机系统传动误差进行测试,测试结果表明,系统传动误差处于模拟计算结果的有效区间内,可控制在100″内,因此能够满足定日镜跟踪机构传动系统传动精度在0.5m/rad内的要求。     

基于PCC的遥感跟踪伺服系统设计

在可编程计算机控制器（PCC）控制车载遥感跟踪伺服系统中,PCC通过CAN总线实现对多台数字直流驱动器的集中监控,同时PCC与控保单元联合完成驱动系统的安全保护功能.本文还介绍了跟踪伺服控制系统的控制策略及坐标转换公式,实现过顶跟踪,在多个项目使用过程中,天线跟踪平稳,精度更高.     

多通道电液伺服系统的变结构自适应控制

针对多通道电液位置伺服系统存在的参数时变，通道间的耦合作用和外干扰等特点，提出了一种模型跟随变结构自适应控制方法，该系统具有较高的伺服跟踪精度和较强的鲁棒性，无需在线辨识。     

一种数控滚齿机工作台动态特性建模方法及实验分析

为了研究数控滚齿加工中滚刀轴转速波动引起的工件轴速度波动的动态响应特性,对数控滚齿机旋转工作台即工件轴的伺服控制问题进行了分析。首先根据电机学原理和机械动力学原理对伺服控制系统组成的各个环节进行了建模和分析,推导出旋转工作台的整体伺服控制系统模型,并考虑到伺服控制环节在动态响应过程中的摩擦因素,引入了非线性Stribeck黏性摩擦结构;然后利用Simulink建立了滚齿机旋转工作台的伺服系统仿真模型,并研究了不同的位置和速度指令频率变化对工件轴伺服动态响应影响效果;最后通过数控滚齿机工作台控制实验来验证工件轴的动态响应特性。仿真结果表明:旋转工作台伺服系统在低速运行时,位置跟踪存在"平顶"现象,速度跟踪存在"死区"现象;旋转工作台伺服系统位置和速度的跟随率随着指令频率的增大而减小,当指令频率增大到31Hz时,速度跟随率不足10%。在和仿真相同的指令频率变化条件下,进行滚齿机工件轴的转速控制实验,工件轴的响应曲线与仿真响应曲线基本吻合,验证了模型的有效性和可靠性。该模型可为数控回转工作台伺服进给系统设计、伺服控制方法研究及故障诊断等工作提供理论依据。     

永磁式BLDCM交流伺服系统转矩脉动最小化

通过研究无刷直流伺服电机的转矩特性，提出用瞬态转矩控制法和重叠换相法消除磁通畸变和换相带来的转矩脉动．同时，把以上分析的原理用于交流伺服系统，以８０９８单片机为主控制单元，配合电流跟踪控制的ＰＷＭ－ＧＴＲ逆变器作为电源以及合理的软件和硬件组成无刷直流机伺服系统，实现了控制系统的全数字化．系统可以运行于速度伺服和位置伺服两种方式．