PLZT陶瓷在多能场耦合下的光致伸缩效应

为了消除高能光束照射下镧改性锆钛酸铅(PLZT)陶瓷的光致形变与光生电压之间的迟滞现象,建立了一种多能场耦合下的新型光致伸缩本构方程,实验研究了影响该迟滞现象的各种因素。首先,对光照作用下光-电-热-力多能场耦合作用进行理论分析,建立了光致伸缩效应的本构关系;然后,对反常光生伏特效应、光焦热效应、热释电效应、热膨胀效应以及压电效应进行理论推导,得到了新型的光致伸缩本构方程;最后,通过温度屏蔽实验和光致伸缩静态实验验证了提出的本构方程。实验表明:PLZT陶瓷表面的温升是造成迟滞现象的主要原因;实验曲线变化趋势与理论结果一致,显示理论模型合理;消除温度影响后,实验所用PLZT样品的光致形变达到饱和所用的时间约为10s。结果表明,降低PLZT陶瓷表面的温升能有效消除迟滞现象,提高光致形变响应速度;建立的光致伸缩本构方程为PLZT陶瓷驱动控制研究提供了理论基础。     

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。     

永磁直线伺服系统模糊PI速度控制器研究

针对永磁直线同步电机伺服系统常规PI速度调节器动态响应慢、输出超调大等问题,提出了模糊自适应PI速度控制器,对比常规PI速度控制器进行了仿真和实验。基于永磁直线同步电机矢量速度闭环控制,分析了模糊PI速度控制器和基于模糊PI控制器的伺服矢量控制系统的结构,设计了模糊PI速度控制器,在Matlab/Simulink仿真环境下,建立了基于模糊PI速度控制器的永磁直线同步电机伺服系统仿真模型,并通过实际永磁同步直线电机伺服系统实验对仿真结果进行了实验验证。研究结果表明,模糊PI速度控制器,相对于常规PI控制器,可以明显降低超调量和调节时间。将仿真结果和试验结果对比,两者基本吻合,说明模糊PI速度控制确实可以较好地改善永磁直线同步电机伺服系统的动态性能。     

液压伺服系统闭环刚度特性分析与试验研究

以阀控非对称缸系统为研究对象,借助键合图建立系统六阶状态空间模型,基于闭环传递函数对系统进行刚度特性分析,得到液压伺服系统闭环刚度特性的解析表达,研究液压伺服系统闭环刚度特性及其影响因素。提出液压位置伺服系统闭环刚度仅与供油压力有关,与伺服缸活塞初始位置、比例增益等因素无关,并且负载力与伺服缸活塞位移增量成平方反比关系。开展液压伺服系统闭环刚度试验研究,测试不同供油压力、比例增益以及伺服缸活塞初始位置条件下,伺服缸在外负载力作用下的位移响应过程。试验结果表明,液压位置伺服系统闭环刚度与供油压力显著相关,与比例增益以及伺服缸活塞初始位置无明显关系,并且负载力与伺服缸活塞位移增量近似符合平方反比关系。     

双闭环进给伺服系统动态性能研究

以自行研制的微铣削数控机床的双闭环进给伺服系统为对象,对其动态性能进行了研究,采用PID及前馈复合控制方式对角位移伺服环及线位移伺服环进行了调整,有效地提高了系统动态响应性能.     

基于模糊PID的变幅液压缸伺服位置自适应同步控制技术

液压系统中存在许多非线性因素,例如摩擦、死区和溢流等。这些非线性特性会影响伺服位置的精度和同步性能,导致控制系统的不稳定和误差积累。为此,提出基于模糊PID的变幅液压缸伺服位置自适应同步控制技术。考虑变幅液压缸伺服系统的运行结构,分析变幅液压缸动力,构建液压缸以及伺服阀的数学模型;利用伺服输出流量和压降的关系,获取速度前馈控制信号;将其反馈到系统中,设计模糊自适应PID同步控制器,实现变幅液压缸伺服位置同步控制。实验结果表明,所提方法对液压缸的同步效果很好,有效减少了液压缸伺服位置控制的误差,在不同信号干扰下,有效提高其控制稳定性和同步性能,控制器超调量平均约为0.059%,响应速度较快。     

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。     

基于无超调算法的双步进电机伺服阀控制研究

采用单步进电机或永磁同步电机作为电液伺服阀电-机械转换器的方案,存在瞬态响应慢、定位精度低、耐油液污染能力差的缺点,对此,提出一种采用双步进电机作为阀芯驱动力的无超调算法控制的新型电液伺服阀。通过联轴器、丝杠将两个步进电机分别与阀芯直接连接,依据双步进电机的电液伺服阀结构,构建电液伺服控制系统,采用无超调控制算法调节步进电机的输出频率,实现对活塞运动的精确控制。对系统进行仿真模拟与实验测试,结果显示:仿真结果与实验结果吻合度较高,采用无超调算法后,活塞杆位移几乎无超调,稳定时间比未采用该算法快0.35 s。说明本文构建的双步进电机电液伺服阀控制系统的可行性,以及通过无超调算法可以有效地减小输出冲击,获得更快的瞬态响应和更高的定位精度。     

计算机数控 第三讲 伺服控制原理

计算机数控──第三讲伺服控制原理西北工业大学李诚人随动系统是输出量以一定精度复现输入量变化的自动控制系统。当输出量是位置（或位移）时则称为位置随动系统，亦称伺服系统。数控机床是输出复现输入坐标位移量的伺服系统。坐标轴位移量通过键盘、纸带或上位机输入，...     

电液伺服阀用微位移放大机构发展现状

压电陶瓷、超磁致伸缩材料等新型功能材料具有优良的力学性能和频响特性,但利用其开发的致动器输出位移小,大多仅为微米级,难以满足大流量电液伺服阀阀芯驱动的要求,因此需设计相应的微位移放大机构以放大致动器的位移输出。根据不同的作用原理和结构形式,伺服阀用微位移放大机构可分为机械式和液压式两种。梳理了微位移放大机构的发展脉络,介绍了不同形式的放大机构的工作原理和作用效果,分析比较了各类放大机构的优缺点。     

基于开关阀流量特性的气缸输出力伺服控制研究

该文提出了一种利用开关阀实现气缸输出力伺服控制的新方法。基于高速开关阀自身的体积流量特性,通过对4个高速开关阀开关时序的优化配置,实现气缸输出力的精确快速控制。首先研究开关阀体积流量、PWM占空比和阀进出口压差三者之间的关系,并将其与模糊控制器相结合,建立输出力伺服控制的闭环算法。在此基础上再结合将充放气阀同时打开,调节充放气阀关闭的时间差的错时方法与模式切换设计实现输出力的伺服控制。最后搭建了气缸输出力伺服控制试验平台,开展了试验验证。结果表明,该文所提出的方法能实现准确快速的阶跃控制且稳态误差低于0.5%,并能够较好地跟踪上0.4 HZ的高频正弦和0.1 HZ的低频正弦指令信号。     

基于膜式液压放大的压电驱动器设计与试验

为解决叠堆式压电陶瓷输出位移微小的问题,结合液压放大的优点,提出了一种基于膜式液压放大的压电驱动器,并对关键部件--橡胶膜片进行有限元静力学、模态等分析。分析结果表明：橡胶膜片具有足够的安全强度和良好的工作频宽。在此基础上,研制其实物样机,搭建其测控平台,并进行了试验研究。开环试验结果表明：在0～100V电压控制下,所研制的压电驱动器输出位移范围为0～0.24mm,放大比约为5;闭环控制试验结果表明：采用分段PID的驱动器控制效果优于采用常规PID的控制效果,稳态误差约为±0.5μm。     

伺服泵的电动变量机构

针对一体化电动静液作动器(Electro-hydrostatic actuator,EHA)中电动机转速与泵排量双变量控制的需要,设计了一种电动变量伺服泵,利用电动变量机构来改变泵的排量,取代传统伺服变量泵中的液压伺服机构。对变量泵变量机构驱动力矩进行了分析计算,选用直流伺服电动机作为变量机构执行单元,通过减速机构和扇形齿轮直接驱动斜盘的摆动轴,改变斜盘倾角从而实现变排量,并设计了基于DSP的数字伺服控制器。建立其数学模型, 进行了仿真分析,仿真结果表明伺服泵输出排量可实现无超调的快速调节,调节时间和小信号下的频响均达到了设计要求。     

尺蠖型压电驱动器的闭环控制研究

针对尺蠖型压电驱动器的输出特性,提出利用驱动电压与输出位移分段线性拟合曲线、逐步“搜索”驱动电压值,从而逼近目标位置的闭环控制方法,分析了控制方法的可行性。针对该方法,构建了闭环控制试验系统,对该方法进行了验证,试验结果表明：采用该方法可以实现对尺蠖型压电驱动器的闭环精确控制,相比于开环工作而言定位精度提高了14.4%,该方法具有控制精度较高、响应迅速等优点。     

菱形压电微位移放大机构的设计

为提高叠层压电陶瓷作动行程,并使之具有往复对称作动的特性,提出一种基于三角放大原理的菱形压电微位移放大机构。该机构以叠层压电陶瓷作为驱动元件,利用三角位移放大原理,在放大叠层压电陶瓷位移输出的同时,实现在平衡位置两侧的双向主动输出。提出了相应的驱动方法,实现了对该机构输出方向和大小的控制。分析了机构的工作原理,通过解析计算得到该机构的理论放大倍数为2.9,与所建立有限元模型通过仿真计算得到放大倍数2.5相近。制作了试验样机并进行了试验验证,结果显示:该机构在驱动电压为200V时最大输出位移为(32±16)μm,对叠层压电陶瓷位移输出的放大比例为2.4倍,与理论计算相近;频率响应试验表明信号频率对位移输出影响较小。提出的设计方案实现了位移放大和位移双向主动输出这两个预期目标。     

阀控缸负载模拟多余力抑制研究

针对伺服阀控缸作动器测试平台的物理模型,基于液压伺服方程建立了测试平台的数学模型,找出了电液作动器输出位移与负载模拟器输出力的耦合关联,并基于速度同步控制原理设计了多余力补偿环节。搭建了测试平台的AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真模型和实验平台,进行了多余力抑制仿真和实验研究。结果表明:多余力补偿环节能够有效抑制多余力,提高负载模拟精度,测试平台数学模型、联合仿真模型准确度较高。     

抽油机电液伺服加载系统控制策略研究

文中设计一种模糊-PID切换控制系耋赶来解决抽油机伺且强加载系统暴点位置干扰下加载力精确模拟问题。在加载力输出偏差较大时,系统采用模糊控制,以快速抑制超调;在加载力输出偏差较小时,系统采用PID控制,以保证稳态输出。并采用模糊方式避免两种控制切换时的扰动。实验证明该控制系统提高了抽油机加载系统整体的控制精度。     

一种新型3-RPC柔性精密平台设计与分析

基于3-RPC并联机构提出一种由压电陶瓷驱动的新型3-RPC柔性精密平台模型,并在初始构型的基础上对移动副、圆柱副、连接运动副的连杆等进行结构的优化设计,然后采用有限元法对相同尺寸的初始构型和优化后构型进行静力学分析;采用齐次变换法,建立该机构位置正反解表达式,得到柔性精密平台压电陶瓷驱动的柔性移动副输入与上平台微位移输出之间的关系,并进行有限元软件的加载试验,验证正、反解结果;根据设计原理,得出该精密平台的原理误差,计算出功能方向与非功能方向的位移误差,同时对比输出位移和误差大小,用有限元法验证理论分析结果的正确性。研究结果表明柔性精密平台具有运动解耦,结构紧凑,控制方便的特点,具有较好的应用前景。     

PLZT陶瓷双压电晶体型光执行器件动特性研究

本文介绍一种新型光控系统，系统中应用ＰＬＺＴ陶瓷片作为光执行器件实现光机转换，将两片极化后的ＰＬＺＴ陶瓷片按极化方向相反粘贴，形成双压电晶体型光执行器件，根据光信号来控制ＰＬＺＴ陶瓷双晶片的机械变形，实现光控伺服系统