磁悬浮微进给机构的PID控制

利用磁悬浮技术实现了微进给机构的运动部件与运行导轨之间的无接触支撑,消除了摩擦与磨损,克服了摩擦产生的金属粉尘污染问题,采用主动可控电磁阻尼系统,控制线圈的电流即可控制系统的阻尼,可根据实际应用场合,确定采用恒定阻尼还是时变阻尼．对磁悬浮微进给机构实施PID控制,并进行了仿真试验．结果表明：当阻尼恒定不变时,应使C2=0．5～1．0,机构的位移控制超调量≤0．933％,绝对稳态误差值≤1．77～2．30μm;当采用时变阻尼系统时,位移控制超调量≤3．617％,绝对稳态误差值≤O．033μm,运动控制达到纳米级准确度。     

进给机构磁悬浮系统的解耦控制分析

进给机构的磁悬浮系统由于结构的特点在进给运动中存在着水平y方向及垂直z方向的磁力和位移耦合现象．为此,分析推导了该磁悬浮系统的动力学方程,建立了相应的磁悬浮控制系统的状态方程．理论分析计算及仿真结果表明：通过采用状态反馈结合输入变换,可以使原来包含着变量间耦合的复杂控制系统实现解耦控制,简化了磁悬浮系统的控制过程,有利于提高进给机构运动的平稳性和定位精度．     

基于逆控制的直线电机驱动磁悬浮平台推力系统

介绍一种新型的磁悬浮平台，由于该直线电机驱动的磁悬浮平台的推力系统是一个多变量、非线性、强耦合的对象.为了达到较好的控制效果，应用逆控制算法，对它进行解耦控制，使其成为无耦合的三个子系统.然后根据线性系统理论进行主通道控制器的设计.同时配以速度前馈控制器来改善动态性能.仿真实验结果表明，这种控制方案达到解耦的效果，有良好的动态、静态特性，满足半导体微细加工、电路板制造、微组装系统、高速贴片等高精度定位的场合.     

直线电机驱动的磁悬浮平台推力动态解耦控制

介绍一种应用于半导体光刻、微型机械、精密测量、超精密加工、微型装配、纳米技术等领域的新型磁悬浮平台，通过分析其数学模型的特点，采用多变量非线性的逆系统理论，对直线电动机驱动的磁悬浮平台这一多变量、非线性、强耦合的对象通过状态反馈进行推力动态解耦控制，使其成为三个独立的子系统，并用线性理论进行分析和设计.为了改善系统响应的快速性，采用复合控制方案.仿真实验结果表明，这种控制方案有较好的动态和静态特性.     

双直线电机动态同步进给鲁棒控制研究

针对双直线伺服系统的两个位置环间的动态同步进给控制问题，子系统的速度和位置控制器的设计采用具有较强鲁棒性和跟踪特性的积分-比例(IP)方法。并在分析双直线电动机同步进给伺服系统产生不同步现象原因的基础上，基于变结构控制理论设计了滑模同步控制器，以解决双位置环系统输出端机械耦合、电机参数变化和其它扰动等不确定性因素对同步精度的影响。仿真结果表明该控制方案具有很强的鲁棒性，在不对称负载的条件下能实现动态同步进给。     

磁悬浮永磁直线同步电动机的有限元分析

针对数控机床直线电动机驱动系统中动子与导轨之间的摩擦问题,提出采用直接磁悬浮永磁直线同步电动机实现无摩擦进给的方法.该电动机的动子上有两套绕组,一套为推力绕组,用于产生电磁推力;另一套为悬浮绕组,用于产生可控的磁悬浮力.采用Maxwell应力张量法推导了电动机的电磁推力和悬浮力的数学模型,并采用Ansoft对不同永磁材料电动机的电磁推力和磁悬浮力进行有限元分析.计算结果验证了数学模型的正确性,证明了采用磁悬浮双绕组永磁同步电动机实现无摩擦进给的可行性.     

一种非圆零件的磨削加工的液压弹性进给驱动机构

液压弹性进给驱动是利用弹性波纹管作为驱动元件,当高压油液被引入波纹管内时将引起其线性伸长并对支架的垂臂产生一推力,该力将进一步引起水平弹性臂变形而引起研磨头位移.在弹性范围内变形位移与工作压力成正比.因而控制压力的波形即可得到所需要的研磨头的运动轨迹.压力波形由一压力控制阀实现.本文对研磨头位置精度及由此引起的非圆零件表面加工质量有重要影响的动态特性作了理论分析,并设计实验验证了液压弹性进给装置的性能,此装置在研磨头与非圆零件外轮廓接触时对磨头施加一恒定的力以模拟研磨力.实验结果证明进给驱动的刚度足够大,能够保持研磨位置精度.     

新型龙门式高速加工中心直线进给单元设计

高速加工的出现引起了机床结构与传动的重大变革，传统龙门式机床已很难适应高速加工发展的需要。对新、老龙门式加工中心的结构进行了分析比较，并结合正在开发研制的新型墙式龙门高速加工中心，对直线进给单元的基本类型和直线电机的结构布局进行了分析，研究了直线进给单元的基本结构。     

直接磁悬浮直线电动机的三维分析及优化设计

为了消除直线电机数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,提出了一种靠自身产生的磁悬浮力来解决数控机床进给系统悬浮问题的直接磁悬浮永磁直线电动机.采用四面体等参元来建立电机三维场中的基本方程,利用Maxwell3D软件建立瞬态三维有限元分析模型,得到了电机的推力与悬浮力,证明了该直接磁悬浮永磁直线电动机自身可以产生可控的推力和悬浮力.实验结果表明,通过对电机动子尺寸进行优化设计,可以有效地降低电磁力的波动.     

反馈解耦在双直线电机同步进给中的应用

研究了双直线电机驱动龙门移动式镗铣加工中心立柱－－刀具系统的同步进给问题。目标是在两套进给系统受干扰时能保持同步进行，运用反馈解耦理论，设计了一个双直线电机的同步干扰控制系统，仿真结果表明，所设计系统实现了解耦控制，改善了系统的性能指标。     

基于逆控制的直线电机驱动磁悬浮平台推力控制的研究

介绍一种新型的直线电机驱动的磁悬浮平台，由于该磁悬浮平台的推力系统是一个多变量、非线性、强耦合的对象．为了达到较好的控制效果，应用逆控制算法，对它进行解耦控制，使其成为无耦合的三个子系统．然后根据线性系统理论进行主通道控制器的设计．同时配以速度前馈控制器来改善动态性能．仿真实验结果表明，这种控制方案达到解耦的效果，有良好的动态、静态特性，满足半导体微细加工、电路板制造、微组装系统、高速贴片等高精度定位场合的要求．     

高精度微量进给机构设计原则的探讨

本文对机床进给系统的定位精度问题进行了理论分析,导出了表征进给系统定位精度的理论公式,提出了高精度微量进给机构的若干设计原则。这些基本原则在本文作者所参加研制的超精密微量进给机构中得到了实际应用和实践验证。     

直线电机驱动技术及其应用

介绍直线电机的基本结构和工作原理,分析直线电机驱动系统响应速度快、定位精度高、节能、安装灵活等特点,综述国内外直线电机在机床上的应用成果,并指出直线电机应用于机床时需要解决的关键问题.     

一种智能双模数控伺服进给控制器设计

以数控伺服进给控制器为研究对象,采用在全论域范围内带有自调整模糊规则因子和模糊比例因子的自适应控制策略,提出一种可提高数控伺服进给系统动态性能的智能Fuzzy-PID双模控制器设计方法．仿真分析证明该方法在不同的工作状态下,根据不同的响应阶段的动态性能要求在线自动调整控制器的控制参数和控制算法,可有效地克服传统控制算法存在的扰动、超调量大、调节时间长等缺点．Matlab软件仿真证明该控制器较常规PID、模糊控制器具有响应快、超调小、鲁棒性强和自寻优等特点．     

磁悬浮主轴模糊控制的设计与实现

磁悬浮主轴是一个典型的高阶、非线性、强耦合和多变量时变系统,难以建立准确的数学模型,传统PID控制不能适应多变的磁悬浮主轴加工工况.因此以磁悬浮主轴为控制对象,采用模糊控制算法,克服传统PID存在的难点,利用Matlab模糊逻辑工具箱进行仿真与实验调试相结合的办法进行研究.实验和仿真结果表明,该方法提高了磁悬浮主轴的控制精度和稳定性,其性能优于最优PID控制器,具有较强的鲁棒性.     

数控直线驱动进给时纵向边端效应及其改善

介绍数控机床新型直线驱动进给系统，并着重分析纵向边端效应和影响，提出换位联结、增加极数和增添一条电阻支路的改善方法。从而提高驱动性能。     

磨床PMLSM进给单元鲁棒非线性控制器研究

为了解决永磁直线同步电机（PMLSM）进给单元模型摄动大、扰动力复杂的问题，设计了一种全局稳定的非线性控制器。为了增加系统的稳定性及跟踪性能，该非线性控制器充分利用了位置偏差及其积分、速度及其偏差以及参考输入的二次导数等信息，构建了Lyapunov函数来检验非线性控制器的稳定性。仿真和实验结果表明，该非线性控制器的误差跟踪、速度响应等性能远远优于传统的内嵌式PI控制器，该控制器对系统的模型摄动具有鲁棒稳定性，抗扰动能力强，并减小了不同切削深度引起的速度波动。     

基于EKF的永磁直线电机无位置传感器进给系统研究

永磁直线同步电机（PMLSM）要实现高性能矢量控制，需要知道精确的位置及速度反馈信号．提出了一种基于状态观测器的永磁直线同步电机无位置传感器控制系统，该系统采用扩展Kalman滤波器（EKF）算法对直线电机的位置和速度反馈信号进行估计．在EKF设计的基础上，构建了基于EKF的PMLSM无位置传感器进给系统．系统电流环采用PI控制，其输出用于产生空间矢量PWM电压源型逆变器的控制信号；速度环采用PI控制；由EKF产生位置及速度反馈信号估计值．仿真结果表明EKF能在宽的速度范围内对系统的状态做出精确稳定的估计，基于EKF的永磁直线电机无位置传感器进给系统具有良好的动态响应特性．     

直线电机驱动的磁悬浮平台推力动态解耦控制

介绍一种新型的磁悬浮平台，应用多变量非线性的逆系统理论。对直线电机驱动的磁悬浮平台这一多变量、非线性、强耦合的对象通过状态反馈进行动态解耦控制，使其成为三个子系统，并用线性理论进行分析，采用复合控制．仿真结果表明，这种控制方案有较好的动态和静态特性．     

实现直线轨迹导引机构的设计

介绍了刚体位置变换法,并用该方法对这实现直线轨迹的导引机构进行设计,建立了几何和数学模型,提出了检验极限位置的实用公式,用这种方法设计的双摇杆导引机构能满足平管机构对较大直线位移的运动要求。