摩擦焊机电液伺服控制系统联合仿真研究

为提高连续驱动摩擦焊机施力系统动态特性,采用电液伺服比例阀控制施力系统的压力和速度.结合C1000型连续驱动摩擦焊机施力伺服控制系统,利用AMESim/Simulink联合仿真建立系统模型,进行了压力控制和速度控制的仿真,并与实验结果进行对比,确定了模型的正确性.进一步对比分析了该系统的压力与速度控制动态响应及影响系统响应的因素,发现该系统速度控制的工作频宽优于压力控制;减小负载质量,系统闭环速度动态响应变好,工作频宽增大.     

电液伺服系统位置-压力主从控制方法研究

基于主从控制理论提出一种新的阀控缸电液系统位置和压力主从控制方法。建立阀控缸系统位置传递函数后,将液压缸两腔的压力动态变化信号应用位置-压力转换公式转换为位置信号,再将转换的位置信号叠加到电液伺服系统的主位置闭环内,以实现阀控缸系统位置和压力的主从控制。通过在MATLAB/Simulink中搭建的仿真模型,仿真分析该方法的控制效果,结果表明该控制方法正确可行。通过分析现场样机矫直钢板时液压缸的位置和压力信号,证明电液伺服系统位置-压力主从控制方法可以实现位置、压力不同变量的在线主从控制,提高了系统的响应速度和控制精度,为其他电液伺服系统的设计研究提供理论基础。     

PWM阀控单端封闭气缸系统的工作

本文给出了高速开关阀阀控气缸系统的单端封闭PWM开关控制的两种工作模式,一种是通过对一定压力气源的PWM断续控制,改变系统的阶跃响应时间,气缸活塞的位移只能通过改变压差调节;另一种是通过气源和大气的PWM交替接入控制,实现占空比一位移/压力或压差一位移/压力比例控制.根据系统的传递函数模型运用仿真的方法得到了动态及静态特性,在此基础上提出单端封闭的阀控气缸系统控制方法,在所搭建装置上进行的实验表明:装置可实现单端封闭气缸活塞位置的PWM定位控制,验证了所提出方法的可行性,为今后高速开关阀的PWM气动位置/压力控制系统构建提供了理论分析和设计基础.     

电液比例位置控制系统建模与仿真

以军队“2110工程”支持项目“液压综合实验台”为背景,搭建了比例阀控非对称液压缸位置控制系统,重新定义了负载压力和负载流量,推导出了该系统的数学模型,并利用MATLAB进行了仿真分析,设计了PID控制器对系统进行了校正,结果表明系统模型正确,稳态精度明显提高.     

阀控液压位置伺服系统管路压力冲击研究

为了进行阀控液压系统中管路压力冲击研究,建立了系统的数学模型。该模型不仅包含了伺服阀、液压缸、泵、溢流阀等元件,同时还考虑了管路对系统动态性能的影响。利用Matlab里面的Simulink工具包。在该模型上对阀控液压系统液压缸位移阶跃响应和位置伺服控制时负载压力变化进行了仿真分析,对系统液压冲击产生的现象进行了研究。仿真结果显示,该数学模型比较真实地反映了系统的工作情况．     

多级压力源液压切换的位置伺服控制系统

针对传统液压阀控系统传动效率低的问题,提出了一种新型液压回路--多级压力源液压切换系统,给出了该新型液压系统的组成、工作原理、多级输出力的定义以及节能机理的实现,并进行了机理建模;以3个压力等级为例,设计了混合控制策略;搭建了多级压力源液压切换系统原理验证实验台。实验结果表明,多级压力源液压切换系统在位移跟随过程中,压力切换时存在位移和速度抖动;与传统液压位置控制系统相比,该液压系统具有显著的节能效果。     

真空热压成型机液压系统压力和位置PID控制

为了提高热压成型机的恒压、稳压运行控制效果,利用PLC构建了液压加载平台。通过液压油缸升降方式提供动力,并通过算法优化控制来达到对真空热压装置加压有效调控的功能。该系统能够有效地完成系统速度与压力的共同控制。实验测试结果表明：当预压位置与目标压力都一致时,获得相同测试结果;当位置与压力误差都在0.1%以内时,达到99%的压力控制精度,获得99.3%的位置精度;进行位置调控时,经过25 s到达目标位置并保持恒定状态;经过5 s到达目标压力,超调量低于5‰。     

采用AMEsim的潜孔钻机回转液压系统的动态仿真与试验研究

分析潜孔钻机回转系统的结构组成及其液压系统的工作原理,推导该回路中相应的泵与马达的动力学方程;利用AMEsim仿真平台建立基于压力流量控制的泵控马达液压系统的仿真模型,设置模型中的主要参数,并进行动力学仿真.根据仿真结果得到不同负载作用下马达进口压力的动态响应曲线,并进行相应的现场模拟试验验证,与仿真结果对比分析表明,该回转系统在正常作业和卡钻工况下,系统的响应速度较快,稳定性好,负载适应性强.同时,通过试验验证所建立模型的正确性,为潜孔钻机回转液压系统的性能评估和优化设计提供了一条新途径.     

基于泵阀协调控制的电液位置伺服节能控制研究

针对阀控位置伺服系统能效低的问题,提出了协调控制泵的转速和进出阀开口的节能控制系统,并针对阻抗工况和超越工况,分别设计了不同节能控制策略。首先,根据系统原理,建立了泵阀协调控制的位置伺服系统数学模型,分析了系统存在的耦合问题;其次,在压力环上设计了前馈反馈控制器,提高了系统的控制效果;最后,利用AMESim和MATLAB联合仿真平台,搭建了泵阀协调控制的位置伺服系统,并进行了仿真分析。研究结果表明:泵阀协调控制的位置伺服系统能效远高于负载敏感系统;设计的前馈反馈控制器有效地减少了由系统耦合引起的压力波动,提高了压力的控制精度。     

基于压力补偿控制的全电刹车系统建模与仿真

对全电刹车系统在大型民航飞机上的应用进行了研究,分析了全电刹车系统的组成和工作原理,参考了某大型民航飞机的基本数据对全电刹车系统的各组成部分建立了数学模型;在控制系统方面,将给刹车盘提供刹车压力的四组机电作动器分为AB两组,A组使用传统PID控制,B组使用开关量控制算法（I/0控制）控制,对由PID控制的A组产生的刹车压力在机电作动器的压力终端进行压力的快速补偿调整,即基于压力补偿控制的控制算法,采用该控制算法作为该全电刹车的控制算法,并在matlab/simulink软件中对飞机着陆后的刹车过程进行了仿真,得到了理想的仿真结果,结果表明所建立的系统模型正确,所使用的控制算法控制效果好.     

H∞控制的主从遥操作力觉双向伺服控制系统研究

针对力反馈双向液压伺服控制中存在的反馈力冲击大及位置跟随特性差的问题,提出了一种以主／从动机械手之间的力偏差为从动端控制信号,由位置偏差和力偏差形成主动机械手控制量的新型力觉反馈控制策略。结合遥操作工程机器人主从控制的特点,通过对液控操纵杆系统进行H∞控制的状态观测器补偿,改善了液压马达的动态特性差异。进行了力觉双向伺服控制实验,实验结果表明,该控制策略明显改善了主一从控制系统的操纵性能,操作者能够获得真实的力觉临场感,同时该控制策略具有控制简单、收敛速度快、实时性好等特点。     

超声电机伺服控制的研究评述

为改善超声电机性能,实现超声电机快速、准确、稳定的控制,对于超声电机的现有的伺服控制策略和方法进行评述和比较,并且根据超声电机运动机理不同于传统的电磁电机,具有复杂的动力学现象及时变、强非线性等特点,提出了基于参考模型的模糊神经网络控制方法、遗传算法或其他的组合控制方法将是适用于超声电机的控制策略。     

Robust adaptive motion/force control scheme for crawler-type mobile manipulator with nonholonomic constraint based on sliding mode control approach

In this paper, a robust adaptive motion/force control (RAMFC) scheme is presented for a crawler-type mobile manipulator (CTMM) with nonholonomic constraint. For the position tracking control design, an adaptive sliding mode tracking controller is proposed to deal with the unknown upper bounds of system parameter uncertainties and external disturbances. Based on the position tracking results, a robust control strategy is also developed for the nonholonomic constraint force of CTMM. According to the Lyapunov stability theory, the stability of the closed-loop control system, the uniformly ultimately boundedness of position tracking errors, and the boundedness of the force error and adaptive coefficient errors are all guaranteed by using the derived RAMFC scheme. Simulation and experimental tests on a CTMM with two-link manipulator demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed control scheme.     

On position/force tracking control problem of cooperative robot manipulators using adaptive fuzzy backstepping approach

In this paper, the position and force tracking control problem of cooperative robot manipulator system handling a common rigid object with unknown dynamical models and unknown external disturbances is investigated. The universal approximation properties of fuzzy logic systems are employed to estimate the unknown system dynamics. On the other hand, by defining new state variables based on the integral and differential of position and orientation errors of the grasped object, the error system of coordinated robot manipulators is constructed. Subsequently by defining the appropriate change of coordinates and using the backstepping design strategy, an adaptive fuzzy backstepping position tracking control scheme is proposed for multi-robot manipulator systems. By utilizing the properties of internal forces, extra terms are also added to the control signals to consider the force tracking problem. Moreover, it is shown that the proposed adaptive fuzzy backstepping position/force control approach ensures all the signals of the closed loop system uniformly ultimately bounded and tracking errors of both positions and forces can converge to small desired values by proper selection of the design parameters. Finally, the theoretic achievements are tested on the two three-link planar robot manipulators cooperatively handling a common object to illustrate the effectiveness of the proposed approach.     

挖掘机器人作业过程运动控制仿真研究

针对典型的三关节液压挖掘机器人,结合力反馈与模糊神经网络方法提出了力/位置并环递阶控制策略.实现了具有自学习功能的挖掘机器人的作业过程运动控制.仿真分析表明,将这种控制策略用于挖掘机器人的运动控制系统具有可行性.     

插接管道焊缝扫查机器人的位置/力控制

为了使机器人的超声探头能够紧密贴合被检管道表面,设计了一种被动柔顺性末端执行器,并提出了一种被动关节与主动关节分离的外环混合位置/力控制策略,进行了位置/力控制仿真。确定了被动柔顺性末端执行器微动位置调整与主动关节输出变量之间求解关系,建立了理想状态下的准静态力学控制模型,理论上证明了位置偏差和力偏差均可通过主动关节的控制得到有效消除,保证控制精度。仿真研究了分度角分别为0、30°、60°与90°所对应的圆、椭圆及直线的截面线轨迹扫查情况。结果表明在各种情况下的位置与力控制都收敛并满足精度要求,从而证明了所提出的被动柔顺关节外环位置/力控制策略是有效的。     

遥操作机器人系统的位置差-力差双向控制策略研究

针对目前遥操作机器人双向控制策略中所存在的力反馈冲击过大及主、从手间的位置跟随特性差等问题,综合传统的位置对称型和力偏差反馈型控制方法的优点,提出新型的位置差-力差双向遥操作机器人控制策略.通过仿真验证了所设计控制器的有效性.仿真结果表明,所设计的控制器,既解决了力反馈冲击问题,又提高了主、从位置跟随精度,从而提高了遥操作机器人系统的操作性能.     

未知工件CAD信息的气囊抛光技术研究

为解决传统的气囊抛光操作都需要工件CAD信息所引起的抛光效率低下、操作复杂等问题,现将一种能够在线自动重构工件几何信息技术应用到机械臂气囊抛光系统中。介绍了抛光工件未知曲面在线重构的操作方法,从而获取工件未知曲面的法矢量,提出了抛光气囊头与工件未知曲面接触力的主动控制方案,将传统的力/位并行控制算法模拟人的大脑,试着去识别工件表面的几何变化趋势,建立了具有时变约束的在线最优轨迹规划算法。通过在机械臂气囊抛光实验设备中对一未知几何信息的工件进行了自动抛光操作,对抛光效果和抛光过程中的接触力进行了实验对比和数据分析。结果表明,该策略在应用改进的力/位并行控制算法跟踪和识别一个未知的抛光工件曲面是可行、有效的。     

电液双缸系统同步控制

由于强非线性和强耦合作用严重影响双缸同步系统的控制精度,同步误差加剧试件变形内力,具有较强的破坏能力,因此研究具有优良性能的同步控制算法具有重要的实践意义.建立考虑系统安装误差、测量误差、负载刚度和伺服阀零偏等因素在内的双液压缸同步控制系统数学模型;分析上述各误差因素对双缸同步控制精度的影响机理;提出了基于内力补偿和位...     

沿任意倾斜面的机器人力/位置控制方法研究

设计了沿任意倾斜面的机器人自适应阻抗控制方法,该方法解决了接触面法向方向、环境阻尼、刚度参数未知对机器人力/位置控制的影响问题。在机器人与倾斜面碰撞接触过程中采用递归最小二乘(RLS)算法估计环境的阻尼、刚度,根据接触力矩实际值与期望值的偏差实现机器人末端期望姿态的调整;在机器人末端沿倾斜面滑动阶段,设计规则自调整的模糊控制器,根据机器人末端位移、接触力误差实时调整机器人阻抗控制模型参数,以适应环境阻尼、刚度的变化。提出的控制方法具有编程实现简单且对环境参数变化鲁棒性较强的优点,实验验证了控制方法的有效性。