插补轨迹预补偿交叉耦合控制算法研究

本文提出了一种适用于高速运动控制设备的插补轨迹预补偿算法的交叉耦舍轮廓控制方法.插补轨迹预补偿算法是将插补输出经过一次运动规划之后的结果作为输入量,结合系统位置跟踪误差的模型,对输入数据做进一步的补偿.补偿量的大小与XY轴进给速度及实时目标位置的切线方向有关.将插补轨迹预补偿作为系统的前馈环节,交叉耦合轮廓误差补偿作为系统的反馈环节,较好的实现了交叉耦合控制与插补轨迹预补偿之间的协调.该方法应用在伺服跟踪圆轮廓的实验结果表明,插补轨迹预补偿的交叉耦合轮廓控制方法能有效提高轨迹精度与速度稳定性.     

空间曲线的六轴联动控制算法研究与测试

针对六坐标空间的复杂曲线的加工,提出六轴联动的控制算法。根据六轴之间的运动关系,合成其进给速度,由之推导出插补变量值,得出相应的六轴插补坐标值,实现动点的稳速控制。采用该控制算法在自主研制的六轴嵌入式数控工具磨削系统中进行锥刃磨削的多轴联动插补测试,根据锥刃铣刀的数学模型得出插补算式。仿真与实际磨削测试表明,该六轴联动控制算法切实高效,实现复杂曲线的六轴联动控制,进给的合成速度控制恒定,能确保高质量加工。     

基于PC104总线与MCX314As芯片的运动控制器设计

在分析数控系统和运动控制器的发展现状及存在问题的基础上,探讨以MCX314As运动控制芯片为核心、基于PC104总线的运动控制器。介绍PC104总线、MCX314As运动控制芯片以及运动控制器功能特点和运动控制器的硬件及软件系统设计,给出运动控制器控制两轴数控伺服驱动器及电机的插补应用实例。并对直线插补的跟踪误差进行分析。实验结果表明,运动控制器可以对设定轨迹进行两轴插补驱动,并且控制效果良好。     

基于PC和FPGA的运动控制系统

针对运动控制系统对高速度与高精度的要求,基于二次插补原理及最小偏差插补法,提出一种以PC机为主控制器、FPGA为从控制器的主从式运动控制系统的设计。主控制器的功能是对系统运行过程进行控制规划和粗插补;从控制器的功能是对加工进行精插补和执行速度控制。该系统在Matlab环境下进行了插补仿真,并在两轴数控雕刻床上进行了加工测试,验证了系统的可靠性与高精度。加工精度可达0.01 mm,为高精度、高速插补数控系统提供了有效的解决方案。     

基于实时插补的五轴加工非线性误差控制

五轴联动加工线性插补运动时,因旋转轴的影响,机床控制点的运动将使刀具中心偏离编程轨迹,产生非线性误差.以刀具工作台混合型五轴机床为例,在分析该类型五轴加工中非线性误差形成理论基础上,提出一种基于实时插补的非线性误差控制方法,在基于进给速度规划的轨迹插补之后,对插补中相邻插补点之间的非线性误差进行控制.最后通过仿真分析对该方法进行了验证.     

基于误差控制的五轴NC系统平滑插补策略

针对五轴系统对旋转轴采用线性插补容易出现过大刀轴姿态误差,采用矢量插补又容易在奇异点附近出现过大轨迹误差的问题,提出一种基于误差控制的平滑插补策略.新的插补策略分别对旋转轴和线性轴进行处理.对于旋转轴,根据相邻刀位点信息求解中点位置的理想刀轴矢量,若中点刀轴矢量处于奇异区域内,根据允许刀姿误差将刀轴矢量进行倾斜处理,然后以起点、中点和终点的刀轴矢量为基准对旋转轴进行矢量插补.对于线性轴,判断中点位置的轨迹误差是否超过允许范围,若超出则按理想刀位轨迹进行插补,否则直接采用线性插补.仿真实验证明了基于误差控制的插补策略既避免了奇异点附近出现过大轨迹非线性误差,又降低了刀轴姿态误差.     

VC下利用RS232/CAN互连通讯系统的软件开发

本文研究了VC 中的用串口和CAN总线通讯的方法,设计了一种用RS232和CAN总线控制多轴伺服运动控制系统。软件控制通过使用Microsoft提供的API函数,采用VC 开发基于Windows编程的多功能界面的人机交互软件,包含系统监控、插补算法、控制算法等许多模块,已成功应用于数控轨迹控制实验以及伺服特性实验,具有很强的可移植性、通用性及实用性,并易于进行二次开发。整个系统非常简单,实现也很方便。     

六自由度喷涂机器人插补算法的研究

在分析喷涂机器人运动控制系统架构的基础上,提出基于可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)的开放式运动控制系统的喷涂机器人轨迹插补算法.主要研究在笛卡儿空间规划中直线和圆弧的插补算法.同时,介绍在vs.net平台上,基于组件技术实现轨迹插补算法,并进行仿真.仿真结果表明本文研究的插补算法满足工业要求.     

六足步行机器人的多关节协调控制

根据六足步行机器人的机械结构和关节运动的协调性、准确性的控制要求，确定了混合闭环的伺服结构控制方案。针对机器人步态控制算法给出的数据特点，采用了先对脉冲总数最大的那个关节进行插补，然后按照关节间脉冲总数的比例关系再对其它关节插补的插补算法，实现了机器人各个关节的指令在每一个位控周期内的协调。最后介绍了伺服参数的调整，使各个关节的位置增益一致，保证了各个关节响应时的协调。试验表明，采用该控制方案，通过该插补算法，对伺服系统的参数调整以后的控制系统能够满足机器人关节运动的协调性和准确性的控制要求。     

基于ControlLogix和InTouch的无轴传动实验平台设计

设计了一种基于ControlLogix5555控制器、1756-M08SE运动控制模块、两个Ultra3000数字伺服驱动器和SERCOS网络的无轴传动伺服系统实验平台,并应用相应的软件设计了控制程序和监控界面.通过试验,验证了无轴传动伺服系统能实现精确地定位控制、多轴协调运动;同时可实现多轴轨迹运动插补控制,且能保证较小的运动误差.     

交流伺服系统模糊滑模控制器设计

针对交流伺服系统的位置控制，设计出一种新型滑模控制器，以前馈信号作为平均控制，采用模糊推理来调节开关控制的幅度，仿真研究表明，该控制器能较好地实现对指令信号的跟踪，具有较强的抗参数摄动和抗干扰能力，表现出良好的控制性能。     

数控机床用智能伺服系统的设计

研究与开发性能优良的进给伺服系统是现代数控机床的关键技术之一。本文将模糊控制应用于数控机床的直线电机位置伺服系统中,通过仿真结果表明,将模糊控制技术和传统的PID控制相结合的进给控制器提高响应速度的同时,也改善了系统的适应能力。     

并联机械手控制系统设计

随着工业自动化水平的提高,工业上对机械手的需求量越来越大。应用欧姆龙NJ系列运动控制器设计两轴并联机械手控制系统。系统由NJ运动控制器、触摸屏、伺服驱动器、伺服电机等硬件组成,NJ控制器通过EtherCAT网络通信进行运动控制,实现了两轴并联机械手的协调动作,达到特定运动轨迹。该控制系统具有响应速度快、定位准确、稳定性强、误差小、调速方便等特点。NJ控制器在运动控制方面表现出极高的优越性。     

一种卫星天线伺服控制系统的设计

介绍应用于某卫星天线机构上的天线伺服控制系统。系统基于FPGA,将计算机给定的转向角度指令转换成脉冲,实现平稳地转动天线达到指定位置,同时,旋变模块将天线实际转动的角度信息反馈给天线伺服控制系统,实现天线跟踪指向运动等功能。     

一种抑制大型飞机液压伺服作动系统耦合振荡的方法

针对大型飞机液压伺服作动系统与飞机结构之间的耦合振荡问题,提出了一种在液压伺服作动系统中通过加装双向节流阀抑制耦合振荡的方法,具体是在液压伺服作动器的作动筒的进油通路与回油通路之间串接一个双向节流阀,增大液压伺服作动系统阻尼以增加系统的频宽,进而增大液压伺服作动系统与飞机结构之间的频宽倍比,从而有效抑制了系统的耦合振荡.该方法通过仿真分析及试验,验证了其可行性及合理性,并取得了很好的效果,为工程应用提供了依据.     

基于机载光电成像系统光学铰链离轴的伺服抗扰算法设计

在小型化机载光电成像系统中,光学铰链与伺服框架轴非正交的离轴设计,给光轴指向控制及卸载飞机扰动的稳定控制带来了一定的困难。为了解决这一问题,系统控制回路采取半捷联设计,通过使用经微分处理后的伺服框架角信号,与叠加了经抗扰算法处理的飞机载体三轴角速度信号共同作为稳定回路的期望值,再进行匹配滤波。对比采用陀螺信号反馈的直接稳定控制回路具有相似的稳定精度。     

基于伺服机构的动态测试系统

为了验证伺服机构设计以及测试系统的正确性,提出并研制了伺服机构模拟器以及相应的动态测试系统;模拟器采用数字和模拟电路,能够模拟各种型号伺服机构工作特性;动态测试系统采用基于VXI总线测试模块以及虚拟测试软件完成对模拟器静态和动态参数的测试;通过对动态测试中的数字信号处理方法进行研究,提出了平滑滤波改进方法;测试结果表明,系统能够满足对伺服机构测试的需要;该系统可编程,操作简单,适合部队训练使用.     

Efficient time-optimal feedrate planning under dynamic constraints for a high-order CNC servo system

In this paper, the time-optimal feedrate planning problem under confined feedrate, axis velocity, axis acceleration, axis jerk, and axis tracking error for a high-order CNC servo system is studied. The problem is useful in that the full ability of the CNC machine is used to enhance the machining productivity while keeping the machining precision under a given level. However, the problem is computationally challenging. The main contribution of this paper is to approximate the problem nicely by a finite-state convex optimization problem which can be solved efficiently. The method consists of two key ingredients. First, a relationship between the tracking error and the input signal in a high-order CNC servo system is established. As a consequence, the tracking error constraint is reduced to a constraint on the kinematic quantities. Second, a novel method is introduced to relax the nonlinear constraints on kinematic quantities to linear ones. Experimental results are used to validate the proposed method.     

THBIP-I拟人机器人研究进展

清华大学THBIP-I拟人机器人研究项目，由精密仪器系、机械工程系和自动化系组 成研究小组进行系统研究，其研究目的是发展先进机器人理论和技术，开发自主式拟人机器 人样机．THBIP-I机器人是具有头、手臂、躯干、腿和脚的拟人机器人，共32个自由度，并 具有视觉及语音识别等智能功能．结构设计方面，由直流无刷电机、滚珠丝杠、曲柄连杆机 构、谐波减速器组成，各驱动关节轴独立运动．控制系统分三层：组织层、协调层、执行层 ，分别完成任务规划、关节协调运动控制、关节伺服控制等任务．传感系统由关节位置检测 、地面反力检测、姿态检测、视觉系统、语音识别系统组成．电源系统采用机载电池系统供 电．本文将介绍THBIP-I机器人研究进展．     

基于多轴联动的航天器带动力风洞实验控制系统设计

针对当前航天器带动力风洞实验控制系统受动态性能和稳态精度的影响,导致航天器中心偏离风洞轴心距离控制误差较大,上旋翼所能承受压力与实际值不符的问题,设计基于多轴联动的航天器带动力风洞实验控制系统;采用PROFIBUS现场总线方式,设计控制系统总体结构;使用伺服电机模块,控制启停指令,以西门子S7-300 PLC为主站设计现场控制器,研制一种航天器风洞测试支撑装置,并将迎角机构安装在模块化分层结构中;利用多轴联动控制器,采用RS-232串行通信原理,根据负载惯量选择2 kW伺服驱动器,实现伺服电机紧急停车,完成控制系统硬件设计;计算多轴联动随动控制动态目标位置,使用柔性bang-bang控制,消除系统动态性能和稳态精度的影响,在误差数据支持下,设计实验控制流程,完成控制系统软件设计;实验结果表明,该系统控制航天器中心偏离风洞轴心最大偏离距离为0.32 mm,最小为0.05 mm,与实际值一致,且上旋翼所能承受压力控制误差仅为0.02％,具有精准控制效果.