新型慢走丝恒张力控制系统仿真设计

慢走丝电火花线切割机走丝系统稳定运行,直接影响着加工精度和加工表面质量。文章设计了一种新型的恒张力控制系统提高走丝系统的性能。设计方案采用模糊神经网络控制器,用直流力矩电机调节电极丝的张力大小,用张力传感器和速度传感器分别测量电极丝张力和速度的变化。仿真结果表明系统有较好的快速响应能力、很强的抗干扰能力和很好的鲁棒性。     

无张力传感器的恒张力控制系统研究

张力控制广泛应用于纺织、包装等领域。文章针对基于张力传感器的控制方式存在的数据处理困难、系统实现复杂等问题，提出了一种无张力传感器的控制方式，并以数字控制恒流源为核心，给出了一个基于微处理器的实现实例。     

电火花线切割机恒张力控制系统的研究

为了提高电火花线切割机电极丝运动的平稳性,通常需要对其施加张紧力.张紧力的大小和张紧方式对加工质量、效率和断丝有重要影响.提出了一种新型的双贮丝筒走丝恒张力控制系统,该系统采用磁粉制动器作为张力执行元件,通过张力传感器检测张力,实现张力闭环控制.实验表明该张力控制系统对提高加工质量、减少断丝发生具有明显效果.     

基于虚构张力外环的恒张力控制系统优化设计

卷绕机械的张力控制系统应用于现代工业时,多数为时变、强耦合、多干扰的复杂非线性系统。根据实际工业间接恒张力控制特点,结合武钢设备改造实践及调试实况,运用T400工艺板虚构张力外环建立闭环系统,间接实现无传感器恒张力控制,张力外环采用模糊自适应PID实现系统优化,提高精度。仿真结果表明,该系统对带钢的恒张力控制具有较强的鲁棒性,响应速度更快,超调量更小。实践证明,该系统能达到直接张力的控制效果。     

基于虚构张力外环的恒张力控制系统优化设计

卷绕机械的张力控制系统应用于现代工业时,多数为时变、强耦合、多干扰的复杂非线性系统。根据实际工业间接恒张力控制特点,结合武钢设备改造实践及调试实况,运用T400工艺板虚构张力外环建立闭环系统,间接实现无传感器恒张力控制,张力外环采用模糊自适应PID实现系统优化,提高精度。仿真结果表明,该系统对带钢的恒张力控制具有较强的鲁棒性,响应速度更快,超调量更小。实践证明,该系统能达到直接张力的控制效果。     

钢丝绳捻制张力动态监控系统的研制

为保证钢丝绳在捻制过程中的各股张力一致,改进钢丝绳质量,研制了针对捻制过程的钢丝绳捻制张力动态监控系统。采用拉压式传感器采集张力信号,设计了监控电路和控制软件。试验证实,拉压式传感器具有良好的线性度、重复性和动态稳定性,监控电路具有良好的静/动态抗干扰能力和稳定性,能在恶劣的现场环境下运行,具有广泛的应用前景。     

基于多股簧数控加工机床的多通道张力动态监控系统的研发

针对过去多股簧绕制过程中各股钢丝受力不均等问题[1-2],提出了一套新的张力监控方案.文章以在多股簧加工过程中,实现对多股钢丝张力的实时监控为研究目的.采用研华5510系列、磁粉制动器、张力传感器等硬件设备并结合数字PID算法,研发了一套基于张力控制的闭环控制与检测系统,及多通道张力动态监控系统.在实际生产中,该系统使多股簧数控加工机床的张力控制水平有了显著的提高[3],从而大大提升了多股螺旋弹簧的产品合格率.     

基于DSP的恒张力走丝系统设计

低速走丝电火花线切割机走丝系统是否能稳定运行,直接影响着加工精度和加工表面质量。为了提高走丝系统的性能,设计了一种新型的恒张力走丝系统。设计方案采用DSP TMS320LF2407A作为整个走丝系统的控制器,用直流伺服电机控制电极丝的张力,用角度传感器测量电极丝张力的变化。实验结果表明,新型走丝系统实现了电极丝的恒张力控制。在电极丝的张力约为68g时,该系统的稳态误差不超过4％。     

一种新型大张力纤维缠绕控制系统的研制

简述了大张力控制的总体方案,提出了一种以磁粉制动器为执行元件,用张力传感器作为对纤维丝束进行张力实时检测的反馈元件,运用张力分配方案对张力进行调整的闭环控制系统,建立了张力控制的数学模型,搭建了软件实验平台。基于该平台,分别进行了恒张力、大张力阶跃的实验研究。实验结果表明,所设计的张力控制系统响应速度快,张力波动小,满足纤维缠绕大张力控制的要求。     

气动板形仪测力系统动态性能分析

气动板形仪是一种有色金属箔材在线实时检测、控制板形的专用张力传感器。针对高速及超高速带材生产的实时特点,研究该传感器的动态性能对其检测控制系统设计具有重要意义。分析气动板形仪测力系统的组成,建立其机械动力学模型,并推导了测力系统的传递函数。分析系统在欠阻尼时单位阶跃和单位脉冲信号的动态响应,得出的结论为气动板形仪测力系统的设计和性能分析提供了理论依据。     

Tension control in hot strip process using adaptive receding horizon control

This paper presents a new looper–tension control scheme to minimize the tension variation between two stands in the hot strip finishing mill. The proposed control scheme is designed on the basis of a 5th order state space model for a looper system and composed of two main parts. First, a receding horizon control (RHC) feedback controller with a minimal-order disturbance observer (DOB) is employed to satisfy the constraints on the control input/state and guarantee the stability. The observer is also designed for attenuating the speed disturbances of the main motor. Second, a subspace-based state space system identification (4SID) model identifier is introduced to adopt the variation of system parameters. It is shown through simulation that the proposed control scheme satisfies the constraints on the control input/state, diminishes the tension variation for the parameter variation and the speed disturbances, and reduces the computational burden for the model adaptation as well.     

基于集中式卡尔曼滤波干扰观测器的无模型自适应控制

针对一类具有测量扰动的离散时间非线性系统,提出一种基于集中式卡尔曼滤波干扰观测器的无模型自适应控制方法。利用动态线性化方法构造被控系统的线性化数据模型;根据线性化数据模型和传感器的测量数据,设计最优集中式卡尔曼滤波干扰观测器;并利用观测器的输出在线调整伪偏导数,提出系统的控制更新方案。该方案的设计和分析不依赖于除输入输出数据的任何模型信息,可避免常规无模型自适应控制方法容易受测量扰动的影响。仿真结果表明：与基于单个传感器卡尔曼滤波干扰观测器的无模型自适应控制方法相比,提出的基于多传感器最优集中式卡尔曼滤波干扰观测器的无模型自适应控制方法具有更好的跟踪性能和更大的数据信噪比。     

直线电机伺服系统精密数字控制方法研究

直线电机是实现非圆截面类零件数控车削加工的关键,针对其跟踪目标轨迹已知和对外部干扰及模型参数摄动敏感的特点,研究了一种具有离散时域扰动观测器的数字预见控制方法。首先,通过在最优状态反馈控制的基础上增加目标预见前馈项,减小了直线电机伺服系统的位置跟踪误差;其次,将外部干扰和模型参数摄动作为等效控制输入,设计了一种离散时域扰动观测器加以抑制,增强了预见伺服系统的鲁棒性。仿真结果表明,该控制方法能够满足高速高精度条件下对非圆截面零件的车削加工要求。     

基于智能PID算法的WEDM电极丝恒张力控制

目前市场上慢走丝电火花线切割(WEDM)的电极丝运行机构基本为单向走丝系统,存在张力波动较大且难以被精确控制从而导致机床加工性能降低的问题。针对上述问题,分析电火花线切割加工过程中电极丝张力变化的主要因素;基于模拟退火与PID控制混合算法设计智能PID控制器;基于智能PID控制,采用压力式传感器测量电极丝张力为反馈信号,分别建立磁粉制动器和双电机转速差为执行元件控制电极丝的张力控制系统;并采用示波器采集压力式传感器的信号,比较两个不同控制系统的控制效果。结果表明:两个电极丝张力控制系统能够将电极丝的波动控制住1 N以内,双电机转速差控制系统各项指标略优于磁粉制动器控制系统。     

精密直线伺服装置数字预见控制器设计

直线伺服装置是实现非圆截面类零件数控车削加工的关键,针对其加工目标轨迹已知的特点,本文基于二次型最优控制理论设计了直线伺服装置数字预见控制器.该控制器由一个具有PI-PD形式的最优状态反馈控制器和预见前馈补偿器构成.为了进一步克服外部干扰、模型误差和参数变化对预见控制的影响,提出了一个离散时域扰动观测器.仿真结果表明,该控制方法能够满足高速高精度条件下对非圆截面零件的车削加工要求.     

Theory and application of a combined feedback–feedforward control and disturbance observer in linear motor drive wire-EDM machines

This paper presents a combined two-degree-of-freedom controller and disturbance observer design for a direct drive motion control system actuated by permanent-magnet linear synchronous motors (PMLSM). A feedback controller based on pole-placement design method is proposed to achieve desired tracking performance as well as stabilize the closed-loop system. A newly designed feedforward controller is proposed to reduce tracking errors based on an inverse model of the direct drive system. A digital disturbance observer is implemented to be included in the proposed feedback–feedforward control structure to compensate for nonlinear friction, cogging effects, and external load disturbance. Furthermore, the proposed control scheme has been verified as being internally stable. Experimental results indicate that the proposed controller can achieve a high contouring accuracy of ±0.3 μm as well as provide disturbance rejection and robustness. The maximum contour error of circular trajectory was reduced from 8.5 to 3.2 μm in comparison with proportional-integral-derivative (PID) controller.     

精确定位伺服系统的近似时间最优控制

提出了一种近似时间最优控制与时间延迟观测器相结合的快速无静差定点跟踪控制器的设计。控制律以近似时间最优控制律为主体,引入对未知扰动的补偿,利用时间延迟控制技术设计一个对扰动的观测器,同时通过一个现值观测器对系统的不可量测状态进行估计。把这种控制方案用于典型的双积分伺服系统的定位控制,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真研究,结果表明所设计的控制系统可以对给定目标进行快速和准确的跟踪,且对扰动和系统参数差异具有较好的性能鲁棒性。     

基于双观测器的多电机卷绕系统切换滑模控制

针对多电机卷绕系统存在的强耦合、张力控制精度低、易受扰动影响等问题,提出一种基于非线性扰动观测器和张力观测器的切换滑模控制方法。以永磁同步电机作为系统的驱动机构,设计非奇异快速终端滑模控制器来实现对电机转速的控制,并设计非线性扰动观测器来估计系统的参数摄动,将估计值用于前馈补偿;对于系统的张力环,采用带有切换函数的自适应滑模控制器,切换函数可以使系统状态更快到达滑模面;并设计张力观测器来精确观测张力大小。仿真实验结果表明：与传统的控制策略相比,所设计的控制策略提高了系统的响应速度、跟踪精度和鲁棒性。