加工中心进给交流伺服电机的选型与计算

针对加工中心进给加速特点,在分析永磁式交流伺服电机工作特性的基础上,归纳了交流伺服电机的负载力矩、加速力矩和转动惯量的计算方法及选型原则,举例说明了电机的选型与计算步骤。     

基于自适应观测器的机床伺服电机故障诊断与控制

为了提高机床伺服电机在未知负载力矩、电机故障和电磁干扰等不确定性因素的控制精度,提出了一种基于自适应观测器的故障诊断与容错控制方法.首先,建立了带有不确定性和电机故障的机床伺服电机模型;然后,通过设计自适应观测器来实现对电机故障的准确检测和估计;最后,将电机故障与不确定性估计结果引入到积分终端滑模控制中,从而能够确保对机床伺服电机的精确控制.对比仿真实验结果表明:提出的诊断方法能够快速检测出电机故障,并准确估计故障和不确定性,容错控制方法也能够确保伺服电机准确跟踪指令信号,转速和加速度的最大误差分别仅为3 r/min和2r/min2.     

FANUC 0i系统进给伺服电机的选择

介绍了在FANUC 0i系统的数控机床中,根据负载条件如何选择进给伺服电机的方法。通过计算负载力矩、负载惯量和加速力矩等要素,结合FANUC各伺服电机的相关参数,并以实例说明进给轴应选择的伺服电机型号。     

圆筒型直线伺服电机研究

直线电机是将电能直接转换成直线运动机械能而不需要任何中间转换机构的动力装置。圆筒型永磁直线伺服电动机由初级(圆饼式线圈、控制盒等)及次级(外管、永磁体、磁极等)组成。电机工作时,可以初级固定,次级带动负载运动;也可以次级固定,初级带动负载运动。文中重点介绍了圆筒型直线伺服电机的结构及设计方案。     

基于相邻偏差耦合的多电机模糊PID同步控制

未知负载扰动下的多电机驱动系统如何实现多个电机运动特性的同步性控制是保证该系统性能的关键之一。本文基于相邻偏差控制策略,采用模糊自适应PID补偿器,对多个直流伺服电机的同步控制技术进行研究。在建立的直流伺服电机模型基础上,以相邻两电机转速偏差及其偏差变化率作为输入,设计模糊自适应PID补偿器,对电机反馈误差进行调节补偿。对直流伺服电机在随意扰动下的仿真结果和三轴实验平台实验结果验证了所提方案的可行性。     

双电机驱动系统消隙特性研究

针对双电机驱动系统动态消隙过程中的啮合状态及典型运行模式,建立了系统在满足分担载荷及实现消隙作用条件下的力矩关系。分析结果表明:当系统处于异侧齿面啮合状态时,电机需要同时提供拖动负载的驱动力矩以及消除间隙的补偿力矩;为使系统维持异侧齿面啮合的消隙状态,每台电机的输出力矩需为单电机系统电机力矩的1倍以上;系统所处的运行状态不同,所需的消隙补偿力矩也不相同;若要求系统同时实现分担负载及消除间隙的作用,需要对两台电机的输出力矩实施动态控制。     

冲床上下料机械手臂及驱动系统设计

设计了一种以薄板类零件为对象的冲床上下料关节型机械手臂,该机械手臂以运动控制卡为控制核心,通过驱动伺服电机带动机械手臂各关节实现负载的升降、旋转、移动和摆动。针对机械手臂运行动作并依据力矩、惯量传递转换原则,分析机械手臂负载传递,并通过相关理论进行伺服电机选型及验证。在硬件配置完成基础上,配合机械手臂实际工作状态,确定其工作流程。     

单相激励旋转步进超声电机原理

结合模态旋转型步进超声电机和自校正步进超声电机的特点,提出了一种单相激励的旋转步进超声电机原理。该电机具有开环控制下,无累积误差的特点。采用同一种工作方式实现驱动和定位,避免了自校正步进超声电机失步或多步的问题;克服了模态旋转型步进超声电机步距角较大的弱点,无需牺牲负载能力就可实现较小的步距角。制作的原理样机实验中未发现错步现象,其堵转力矩、步距角和单步运行最大误差分别为0.0032Nm、7.5度和0.6度。     

基于ADAMS的四连杆机构驱动电机参数确定方法

四连杆机构的驱动力矩和等效转动惯量是确定驱动电机参数的重要依据。采用SolidWorks软件建立了四连杆机构及所带负载的实物模型,并将其导入ADAMS软件进行运动学和动力学仿真,分析了驱动力矩和等效转动惯量在运动周期内的变化规律,为确定驱动电机参数提供了依据。实践表明,采用该方法确定驱动电机参数比采用传统的解析方法更具优势,可极大地减少工作量。     

时变负载转矩伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统补偿控制

针对连铸结晶器振动控制系统中存在的时变负载转矩,以及结晶器振动位移与伺服电机转角逆解不唯一问题,提出了一种基于分段映射函数的反步鲁棒控制方法。给出了伺服电机驱动的连铸结晶器振动控制系统的数学模型,同时设计了分段映射函数,将结晶器的位移误差转换为角位移误差;利用扩张状态观测器估计系统中的负载扰动,并将输出的观测值引入到控制器中进行补偿;理论分析证明了闭环系统是全局渐近稳定的。仿真研究验证了所设计控制器的有效性。     

一种交流伺服电机泵的试验研究

研制出一种交流伺服电机泵,伺服电机与柱塞泵采用同壳同轴设计,实现了电机转子与泵芯同腔浸油,整个伺服电机泵对外无旋转动密封。在不同转速、不同负载压力下,通过对伺服电机泵的噪声、流量和电流测试与试验研究,分析影响噪声的主要因素,为交流伺服电机泵的降噪设计及性能优化提供试验依据。     

交流感应电机的励磁电流跟踪方法

针对广泛应用于风力发电机变桨伺服中的交流感应电机,由于风机中变桨伺服电机受风力负载随机性的影响。风负载大小的变化会导致变桨交流感应电机的励磁电流无法满足系统的工作需求,不能使系统在期望的状态下正常运行。在转子磁场的定向矢量控制基础上,提出一种根据转矩电流估计外界负载,励磁电流以此跟踪负载变化,使电机的励磁电流可以满足实际工况需求,使电机在最佳状态下运行。实验结果验证了该方法的有效性和实用性,同时提高了系统的稳定性。     

大型天文望远镜摩擦传动系统低速特性的研究

研究了大型天文望远镜摩擦传动系统的运行原理和特性,并进行了实验。结果表明,影响摩擦传动低速稳定运行的因素很多,主要有:编码器的测量误差,环境变化引起的误差,摩擦力矩和电机波动力矩等引起的误差,以及加工制造和安装引起的误差。另外在整个传动链中其它部分的摩擦力矩也不可能是一个定值,也存在力矩波动。结果还表明,利用非线性PID控制算法增益参数非线性变化的特性,可以使得控制系统既能达到响应速度快,无超调的目的,又能增强抵抗影响摩擦传动低速稳定运行因素的能力。实验中,低速可以达到0.2″/s,位置精度为0.032″(RMS),证明了这种方法是行之有效的。     

基于伺服电机的齿轮箱传动精度检测系统

针对传统齿轮箱传动精度检测设备中存在由于安装调整复杂而影响测试精度的问题,提出了一种采用伺服电机检测齿轮箱传动精度的新方法,直接利用伺服电机集成驱动电机和编码器实现了检测中系统的驱动和转角信号采集,简化了传动精度检测系统结构.该系统以伺服电机、数据采集卡为硬件基础,在被测齿轮箱的输入轴与输出轴两端分别连接一台伺服电机,用作驱动与负载;以LabVIEW为软件平台,实现了高频时钟脉冲细分编码器信号的空间脉冲的方法,显示了被测齿轮箱传动精度曲线,对系统的软、硬件实现方法进行了初步探索,对伺服电机集成的编码器信号进行了采集.研究结果表明,伺服电机编码器信号的采集与复用是可行的,因此利用伺服电机测量齿轮箱传动误差的方法具有可行性.     

数控机床直线电机负载突变控制策略研究

在研究数控机床直线伺服电机伺服性能的基础上,对负载突变工况下的控制策略进行研究。针对数控机床直线电机所受多种非线性因素建立了动力学模型,并且对比了直接驱动方式与滚珠丝杠+旋转电机传递方式的不同。在展示数控机床直线电机所面对的特殊问题的基础上有针对性地提出了模糊PID控制策略,并通过实验验证了该控制策略的效果。     

大型空间机械臂容错关节设计与控制

关节是空间机械臂的核心部件,是保证空间机械臂安全、平稳运行的关键。针对电机失效概率较高的特点,进行了预防单台电机失效的容错关节设计,并建立了该关节的细化动力学模型,模型中考虑了间隙、啮合误差等非线性因素。基于此模型,进行了抗力矩饱和的非线性PD控制律设计,并利用精细积分方法对闭环系统进行数值求解。仿真结果表明:该容错关节可以在单台电机掉电或堵转时,保证关节的稳定、正常运行,且电机和关节的输出力矩均保持在许用转矩的范围内。     

滚子摆动从动件盘形凸轮机构负载特性优化方法

滚子摆动从动件盘形凸轮机构稳态运行时的负载转矩波动幅度较大,在高速高精度的自动化设备中,负载波动幅度影响伺服电机性能。针对其负载特点,提出了一种通过优化主动件和从动件作用过程中的阻力矩,进而降低机构整体负载转矩波动幅度的优化方法。该方法是基于凸轮曲线运动规律调制处理方法及粒子群算法,通过生成新的凸轮廓线来完成优化过程。将此方法应用到某高速包装机的交接鼓轮中,完成了装置的优化。仿真结果表明,该方法可以有效地减小装置负载波动幅度。     

混合输入机构精确实现给定运动的模糊滑模控制

混合输入机构运行过程中,由于负载、惯性力等变化,引起常速电机速度的波动,会影响输出运动的精度。针对混合输入机构中常速电机可测不可控的特点,实时检测常速电机的角位置,并对系统的动力学模型进行简化。提出了基于常速电机位置跟踪的控制策略对伺服电机进行控制,并给出了控制框图。考虑系统参数的不确定和外部扰动,设计了模糊滑模变结构控制器实现混合输入机构的轨迹跟踪,应用模糊推理确定切换控制的幅值和采用软切换连续控制的方法减小抖振。仿真结果表明本文方法正确有效。     

带式输送机时变负载驱动特性的研究

随着带式输送机向长距离、高速度等方向发展,对其动态特性的研究极其重要。在输送机复杂驱动特性的研究领域中,将负载转矩理想地简化为恒定值,却忽略了电机转速和转矩是随负载力矩的改变而实时变化。针对此问题,首先在RecurDyn中基于Voigt输送带模型建立重锤式带式输送机动力学模型;然后利用Simulink搭建异步电机矢量控制模型;最后利用多领域协同仿真思想,用电机驱动带式输送机,将输送机的负载转矩反馈给电机形成闭环控制使其启动至稳定运行,对其电流与动态特性进行分析。研究结果表明：该模型输出的电机磁链和转速达到设定的期望值,相对误差分别为0.01%和1.29%,从而精准地控制带式输送机的启动,证明其运行规律符合实际运行工况,为带式输送机的机电一体化系统设计提供一种行之有效的研究方法与依据。     

混合励磁同步电机低速大力矩控制策略的研究

根据混合励磁同步电机的特点,结合空间电压矢量控制算法,提出了一种在额定转速及以下时增大输出力矩的新型控制策略,同时对如何有效增磁以实现低速大力矩的控制算法进行了深入的研究。该控制思想是把电机控制分为常规力矩区与动态增磁区,在不同的区域下采用不同的控制方法,使得电机在整个运行中能表现出良好的动态性能。实验结果表明,所提出的控制策略,能够有效实现电机在额定转速以下力矩大幅的增加,且电机运行稳定,动态性能良好。