采用伺服电机的电子凸轮控制系统设计

针对传统机械凸轮存在的难加工、易磨损、难维护的问题,采用伺服电机设计了电子凸轮先进控制系统。该系统硬件采用德国倍福伺服运动控制实验平台,由嵌入式PC、数字伺服驱动器、永磁同步伺服电机、滚珠丝杠直线平台等组成,控制系统采用位置环、速度环、电流环三环控制模式,根据内部虚拟主轴的位移和电子凸轮表插值计算出了从轴伺服电机的位置指令、速度指令,模拟实际凸轮轨迹实现滚珠丝杠直线往复运动,并在上升和下降阶段采用五次多项式作为插值函数,保证了速度曲线、加速度曲线存在且连续,提高了机构运动性能。实验结果表明,采用电子凸轮方案后,丝杠在位移精度和反应速度方面均能获得良好效果,可以把跟随误差控制在0.005 mm内,证明采用电子凸轮代替原有机械直动推杆凸轮是可行的。     

永磁伺服系统三闭环调节器的设计

交流伺服控制系统要求以动态稳定和稳态精度为主,故电流环和转速环常采用PI调节器。转速调节器是调速系统的主导调节器,对负载变化起抗扰作用,同时又希望速度响应足够快。针对这一问题,介绍了PI、IP、PDFF三种不同形式转速调节器的设计方法,并比较分析了不同调节器的优缺点。位置环是高阶动态调节系统,其目标是快速跟踪给定,通过合理的假设简化,给出了位置环控制器的设计方法。最后,仿真对比验证了不同控制器的控制效果。     

一种高性能云台控制系统设计

针对对高速运动目标的监控要求,提出了一种采用直流力矩电动机作为执行元件的云台控制系统设计方案。系统在结构上消除了减速装置,简化了结构,减小了误差以及消除了由此可能带来的自激振荡。整个系统设计采用位置、转速、电流三环结构,构成一个位置随动控制系统。电流调节器和转速调节器采用PI调节器,位置调节器采用比例调节器。给出了各个环节的数学建模方法,并按照工程设计方法进行了各环节的详细设计,确定了各调节器的参数。在MATLAB环境下对所设计系统进行了建模和仿真,在0.01°和180°的阶跃给定下,系统超调量和稳态误差均为0;在幅值为1°,频率为1 Hz正弦信号输入下,系统输出能够完全跟随输入。结果表明系统具有高的定位精度和较好的跟随性能,能够满足设计要求。     

实用电动推杆

电动推杆是一种位移执行机构,也是一种位置控制机构.可从结构和原理上介绍了一种新型电动推杆,并进行了试验.     

基于MRAS的永磁同步电机无速度传感器控制研究

研究了一种模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)方案,用于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)无速度传感器矢量控制系统的转速辨识。以PMSM为参考模型,电机的电流模型为可调模型。设计了自适应律PI调节器参数,达到了可调模型能稳定跟踪参考模型的目的,实现了PMSM无速度传感器矢量控制系统的转速和位置估算。仿真结果表明,所提出的转速辨识方法在高低速均能准确检测到转子的速度和位置,系统具有较好的鲁棒性和良好的动静态运行性能。     

计算机控制直流伺服系统设计与仿真

研究了对伺服系统数学模型的建立和电流环、转速环、位置环三环调节器的设计、调节器的离散化以及性能仿真.     

无刷直流电机无位置传感器控制系统仿真研究

通过分析无刷直流电动机数学模型,利用Matlab/Simulink对无刷直流电机无位置传感器控制系统进行了建模和仿真。分别用Simulink库中自带的电机模型,反电动势过零点检测法、速度PI控制和电流滞环PWM控制方式对系统仿真,使系统更直观、简化,更加贴近实际控制系统,为无刷直流电机无位置传感控制系统的设计与调试提供了新的方法。仿真结果得到的三相行电流波形和反电动势波形与理论分析得到的波形一致,验证了该无位置传感器控制系统的正确性。     

电梯永磁同步门机速度环的H_∞控制器

门机在电梯的运行中动作频度很高,其稳定性和可靠性成为评价电梯性能的重要指标。为了抑制门机系统的参数摄动和负载扰动等不确定因素的干扰,以永磁同步门机控制系统作为研究对象,建立系统模型,运用鲁棒H∞控制理论设计了速度环控制器,将其代替原PI控制器。通过仿真实验输出门机系统的速度、电流和力矩曲线,经与PI控制器曲线进行对比,结果表明该控制方法能够有效抑制不确定因素对系统造成的干扰。     

一种新型自动调平平台结构与控制系统设计

设计了一种适应斜坡的新型自动调平平台,可以快速进行位姿调整,确保平台始终处于水平状态。该平台采用3个电动推杆和1个虚固定杆,调节灵活,支撑强度大。通过几何结构推出电动推杆之间的运动关系以及极限角度。基于单片机构建了自动调平平台机电控制系统。通过系统动态特性分析并结合电动推杆响应时间,确立电动推杆速度与加速度模型。实验数据同仿真数据的比较表明,自动调平平台达到预定要求,为进一步的设计和开发工作提供依据。     

皮革数控裁剪机伺服进给系统的设计与仿真

为了满足皮革裁剪机自动化高速裁剪的需求,设计了皮革裁剪机伺服进给系统.针对皮革数控裁剪时所存在高速切割和动态响应性问题,对伺服进给系统进行了数学建模,同时对其机械传动机构进行了转动惯量等效分析;在此基础上提出了电流、速度和位置的三环PID控制策略,建立了伺服进给控制系统Simulink仿真模型.研究结果表明,采用了三环PID控制方法后的皮革裁剪机伺服进给系统获得了更加优良的动态特性,对进一步提高高速皮革裁剪机的裁剪速度和精度具有较好的工程实用价值.     

永磁同步电机控制器参数自整定研究

针对传统的伺服系统控制器容易陷入局部最优,无法满足性能的要求,研究了转速环控制系统参数自整定的方法,提高控制系统的控制性能。电流环按照工程设计方法进行整定,速度环利用模糊控制器实时整定PI控制器参数的模糊PI控制方法来进行整定。实验表明该方法能显著改善系统速度响应性能,实现了永磁同步电机控制器参数的自整定。     

永磁同步电动机直接转矩控制在Simulink下的建模仿真

根据永磁同步电动机的数学模型,结合直接转矩控制理论,利用Simulink软件,对永磁同步电动机的直接转矩控制进行建模并仿真.控制系统加入比例、积分(PI)调节器,研究表明,合理设置PI调节器的比例系数和积分系数,能提高转速响应的速度,动态响应加快;同时稳态误差,即超调量也能限制在较小的范围.     

伺服控制示意图在数控机床维修中的应用

现代数控机床伺服系统常采用全闭环或半闭环控制系统，而且是三环控制，由里向外分别是电流环、速度环、位置环。图1为典型的全闭环伺服系统控制方式示意图。     

基于矢量控制的丝光机多单元同步伺服系统研究

根据交流永磁同步电机的数学模型和矢量控制原理,研究了丝光机多单元同步伺服系统的矢量控制方法,建立了系统的数学模型,设计了控制系统的电流控制器、速度控制器及线速度环参数。仿真结果表明,该控制方法能有效提高丝光机多单元同步系统的控制精度和响应速度     

基于System Generator直流力矩电机模型及控制系统仿真

对有限转角直流无刷力矩电机及其控制系统进行研究,分析了电机模型和闭环PI控制模式模型的工作原理,着重讨论了电流环闭环PI控制模式对电机控制系统性能的影响.利用SG软件建立模型,通过仿真试验和实际测试,对比实际电流和仿真电流的上升时间、超调量和稳定电流等参数,验证了仿真模型的正确性,该仿真控制模型应用于实际系统中具有电流响应快速平稳、超调小、无静差等特点,为电机控制系统的设计提供一种新的思路.     

基于跟踪微分器的永磁同步电主轴电流控制算法

永磁同步电主轴电流PI调节器存在阶跃响应超调与跟踪速度之间的矛盾,造成电流跟踪过程出现超调,增加了PI参数的整定难度。其原因主要是,控制的“快速性”与“超调”之间的矛盾是PI调节器的固有属性,为此,根据自抗扰控制理论,提出采用跟踪微分器为d轴和q轴电流指令安排过渡过程的方法,使PI调节器对输入电流阶跃信号的跟踪更加平滑。仿真和实验结果表明：相比于采用积分分离设计的PI调节器,该方法使电流更快速、平滑地跟踪指令值,且跟踪过程无超调,增强了电主轴电流控制的鲁棒性。     

基于内张力补偿的并联柔索机构控制系统的研究

在并联柔索机器人的控制方法的研究中,大多忽略柔索的弹性,而实际上柔索弹性对控制系统性能影响较大,尤其是并联柔索驱动机构。因此建立了应用于风洞试验的并联柔索机构的动力学模型,进行了控制系统分析与设计。提出了采用常值重力及内张力补偿设计冗余并联柔索机构控制系统调节器的算法,实现了动平台点到点的位置控制,基于电机转角位置反馈分析了该控制系统PD调节器的误差,验证了该控制系统的稳定性,为冗余并联柔索机构控制系统的分析与设计提供了理论依据。     

精确模型匹配方法在可控硅直流调速系统上的应用

本文在讨论用PI调节器实现可控硅直流调速系统的基础上,探讨了用精确模型匹配方法来完成可控硅直流调速系统的设计方案,并给出了实验曲线;对通常PI速度调节器不能达到的快速响应的电力传动装置,用模型匹配控制系统可以达到,并可以一次性设计较好的控制器,且非常易于过渡到自适应控制。     

采用交叉耦合补偿的异步电动机矢量控制系统研究

本文在异步电动机的矢量控制的基础上,依据转子磁场定向的基本原理,和基于同步轴系下的异步电动机电压磁链方程式,提出了一种三相异步电动机转子磁场定向的矢量控制方法,利用在同步轴系中T轴电流的误差信号实现对电动机速度的估算.在该无传感器矢量控制系统中,采用了经典的PI调节器,通过调节定子电流M轴分量来调节转子磁通,使得控制系统更为简单.     

同步带驱动的船用柔性定位系统的建模与控制

以船用自动仓储为应用背景,构造了基于同步带驱动的柔性直线定位伺服系统。首先,基于集总参数法构建了系统的动力学模型。其次,设计了包含电流环、速度环、位置环在内的三闭环控制器,并对比分析了半闭环位置控制系统和全闭环位置控制系统的优劣,分析结果表明,在船舶横摇运动的干扰下,全闭环控制系统具有更高的定位精度。