闭环伺服系统的数学建模和性能分析

在数控机床中,伺服系统是数控机床装置和机床的中间连接环节,是数控系统的重要组成部分。伺服系统接受来自伺服控制器的进给脉冲,经变换和放大转换为机床工作台的位移,使工作台跟随指令脉冲移动。讨论了闭环伺服数控系统的数学模型,对闭环伺服系统的动态、静态性能进行了详细的分析,该研究结果为提高数控加工的控制精度提供了理论基础。     

伺服系统控制方法研究

讨论了各种速度伺服系统和位置伺服系统中控制对象的特性并研究了伺服系统的几种控制方法。     

数控机床进给伺服系统模糊PID控制研究

数控机床进给伺服系统的各个环节具有较强的时变参数性和非线性,并且易被进给系统的振动和负载所扰动,传统PID调节方式缺乏对这种复杂耦合系统的自适应性。现将具有较好鲁棒性的模糊控制方法与传统PID控制方法相联合,既继承了传统方法简便、准确、快速的优势,又融入了模糊推理方法,对其参数进行调节,使之具有灵活变动的能力。对所生产某型数控车床的进给伺服系统建立数学模型并进行仿真研究,由仿真输出曲线可以看出,模糊PID控制方法较传统PID控制方法的控制效果更好。     

高精度伺服系统的机理研究

本文讨论和分析了伺服系统的闭环和半闭环控制，并提出了利用双闭环控制来实现伺服系统的高精度控制。研究表明，双闭环控制能够实现稳定控制和提高控制精度。     

数控机床进给伺服系统模糊自适应PID仿真

针对传统的PID控制策略不能满足数控进给伺服系统的对控制性能要求。结合模糊控制理论,在传统PID控制基础上设计出一种基于模糊决策的模糊自适应PID控制器。运用模糊控制理论,对PID参数进行实时修改,使系统具有较好的自适应能力和较强的鲁棒性。在MATLAB环境下对进给伺服系统进行了动态仿真;仿真结果表明,模糊自适应PID控制器的控制性能远优于常规PID控制器,即使在外界干扰和系统工况发生变化时,此控制器也具有很好的快速响应特性和较强的鲁棒性。     

MCP800数控铣床进给伺服系统改造

数控机床闭环伺服系统的典型结构如图1所示。这是一个双闭环系统,内环是速度环,外环是位置环。速度环由速度调节器、电流调节器及功率驱动放大器等部分组成,利用测速发电机、脉冲编码器等速度传感元件,作为速度反馈的测量装置。     

半闭环伺服系统间隙补偿方法研究

本文针对数控机床半闭环直线进给伺服系统存在传动间隙,严重影响机床精度的问题,提出基于速度前馈控制的间隙补偿方法,控制伺服电机通过先加速后减速的运动过程补偿传动间隙。建立传动间隙模型,测量传动间隙,计算间隙补偿运动过程的参数,并以之作为间隙补偿值;采用反推法,根据伺服系统前向传递函数推导出速度前馈控制函数,保证间隙补偿值无延时、无差别复现到伺服系统输出端,补偿传动间隙。最后通过仿真分析,验证了基于速度前馈控制的间隙补偿方法的有效性。     

基于模糊PID控制的数控进给伺服系统仿真研究

针对数控机床进给伺服系统数学模型难以建立的问题,提出了一种模糊PID控制器,将其引入到数控进给伺服闭环控制中。并在Simulink环境下进行了仿真实验,结果表明,与传统PID控制相比,模糊PID控制改善了伺服系统动态性能,超调量小、鲁棒性强和稳态精度高。     

数控机床伺服系统的动态性能研究

在数控机床中,伺服系统是数控装置和机床的中间联接环节,是数控系统的重要组成部分。本文对机床伺服系统的机械传递环节研究,提出双质量振动器模型,并建立其教学模型,该研究结果为伺服系统的动、静态性能分析提供了理论基础。     

电动助力转向系统双闭环模糊PID控制系统分析

电动助力转向系统(EPS)是机电结合的控制系统,电流PID控制是以目标电流和反馈电流为差值的闭环控制系统,模糊控制是以机械转向轴取差值的机电闭环控制系统,本文以力矩反馈环为外环,电流反馈环为内环,设计了一个双闭环控制系统.将模糊PD控制的输出作为助力目标值,然后进行电流PID控制,快速跟踪目标力矩. 经仿真模拟,双闭环模糊PID控制使电动助力转向系统具有更好的跟踪性和稳定性.     

双闭环调速系统的神经元控制及内环最平幅频法优化设计

对双闭环调速系统提出了一种电流内环ＰＩ调节器采用优于工程设计法的最平幅频法设计,而速度环采用神经元控制器的自适应控制方案;仿真结果表明,该调速系统具有无超调、无静差、响应速度快、鲁棒性强等优点,结构和算法简单,易于实现数字控制。     

一种高响应数模混合式直线伺服系统

为了满足短行程高速往复直线运动中高精度、快响应的要求，提出了一种基于DSP和直线电机的高口向应数模混合式直线伺服系统。分析了直流直线电机的数学模型和控制系统，给出了位置闭环复合控制器的设计，实验结果表明伺服系统的性能达到了设计要求。     

高压气动位置伺服系统的控制策略研究

本文描述了阀控缸高压气动位置伺服系统，提出采用变增益单神经元自适应PID控制器来实现活塞位移的实时控制，仿真结果表明，这种控制器具有运算量小、强鲁棒性、快速跟踪性等优点，是一种非常合适在实际中应用的控制器。     

卷取机EPC电液伺服系统动态矩阵控制策略研究

针对卷取机EPC系统,调节速度大、运行速度快和响应快等特点,建立了卷取机EPC电液伺服系统的动态矩阵对象、预测模型、在线校正模型和优化模型,并结合电液伺服系统的数学模型在输入无干扰、有干扰和脉冲干扰的条件下分别进行了仿真研究。仿真结果表明,设计的动态矩阵预测控制器能有效地减小系统的时滞,增强系统的抗干扰能力,提高了卷取机EPC系统的整体性能。     

伺服系统方位的最优控制研究

文章从实现快速且无超调的方位控制的要求出发,分析了伺服驱动的速度控制。针对传统PID控制算法的参数不易在线调整,提出了伺服控制系统时间最优控制算法,从而能够在线修正参数,提高了控制的鲁棒性。根据最优控制思想,如果系统按最大加速度启动,以最大速度运动,再以最大减速度制动,就可以以最短时间无超调地到达指令位置。经过仿真测试该系统可达到提高控制精度的目的。     

直线舵机电液伺服加载系统的研究

电液伺服加载系统就是用以模拟飞行器在飞行过程中舵面所受空气动力(力矩)载荷谱,完成舵机的带载试验.首先对电液伺服加载系统进行了数学建模;其次根据静态加载和动态加载的特点,分别提出了加载系统的积分分离PID和抗积分饱和PID控制算法.在此基础上,开发了电液伺服加载系统,并进行了被试舵机的加载试验.试验测试表明,所研制的电液加载伺服系统能够满足加载控制系统的要求,有效降低系统响应的多余力,获得了良好的试验效果.     

基于动刚度评价的直接进给轴伺服参数优化方法

优化直接进给轴伺服参数对提高进给轴抗干扰性能具有重要作用。分析了数控系统中应用伯德图优化伺服参数存在的问题,研究了一种基于动刚度评价的直接进给轴伺服参数优化方法。通过建立直接进给轴动力学模型,给出了基于脉冲激励的动刚度测量方法,依据测量方法确定进给轴动刚度频谱图,建立了直接进给轴伺服系统动刚度模型,分析得到影响动刚度的主要因素,结合动刚度频谱图,给出了伺服参数快速优化策略。优化策略中依据动刚度频谱图判断共振点所在频段,应用电子滤波器抑制共振频段。以驱动系统为SINUMERIK 840D的自构建直线电机进给轴实验平台为对象,进行了伺服参数优化实验,实验结果表明,该方法能有效避免误判共振频段,可直接确认共振点,与应用伯德图优化伺服参数方法相比,优化后使速度环伯德图0dB频段增加58.6Hz,且首个尖峰延后11.7Hz。     

基于RBFMCN网络的电液速度伺服系统的动态补偿控制算法

基于一种改进的径向基函数网络,提出一种电液伺服系统自学习动态补偿控制算法。控制器包括1个神经网络动态补偿控制器和1个神经网络自学习控制器。算法用于承受交变负载变化的阀控缸电液速度伺服系统的动态补偿控制,取得了令人满意的仿真及实验结果。     

转角-线位移式全闭环位置伺服系统及误差分析

针对一些精度要求比较高的应用场合，以NUT伺服系统为例，介绍了转角一线位移式全闭环位置伺服系统。同时对该系统的位置误差做了详细的分析。