伺服增益不匹配的双轴同步误差补偿策略

针对双轴驱动系统中由两轴伺服增益不匹配造成的运动不同步问题,从单轴稳态误差分析入手,构建单轴跟踪误差与两轴同步误差的关系。推导出参考位置为斜坡信号时同步误差的理论计算公式,确定两轴伺服增益系数及进给速度与同步误差间的定量关系;基于推导所得公式,提出将速度影响因子引入交叉耦合控制器中,并给出两种同步误差补偿策略(策略1和策略2)。通过仿真与实验验证了所推导同步误差理论计算公式的正确性;所提出的两种同步误差补偿策略均能有效减小因两轴伺服增益系数不匹配而产生的同步误差,且补偿后单轴系统的动态响应性能不会受到影响;与采用补偿策略1相比,采用补偿策略2后所获得的同步误差曲线更为平稳。     

双轴同步运动系统滑模PID交叉耦合控制

为解决双轴同步平移机构运动过程中,双轴之间的同步协调控制问题,减小同步误差.本文提出了一种结合滑模PID控制和交叉耦合控制的同步控制方法.首先根据机构结构和运动特点分析了耦合同步误差并建立了系统模型,然后设计了滑模PID控制器来提高双轴运行稳定性,同时采用交叉耦合控制方法将同步误差作为反馈来修正速度给定.最后通过机构实...     

X-Y直线电机精密运动平台的轮廓误差主动补偿

为了减小X-Y直线电机精密运动平台同步控制的轮廓误差,提高系统的控制精度,针对传统交叉耦合控制结构的不足,提出多电机控制系统的轮廓误差主动补偿结构。首先,以永磁同步直线电机为例分析单轴伺服定位跟踪误差,指出跟踪误差和位置参考有关,结合实际工况中参考指令的扰动,将耦合补偿量最终统一为参考指令的校正加入到系统中,提出轮廓误差主动补偿结构,将轮廓误差补偿量分别补偿到各轴伺服的位置环和速度环,并通过仿真和实验进行验证。结果表明:采用主动补偿方法的X-Y两轴运动平台跟踪大曲率复杂轨迹的轮廓误差平均值为20.68μm;单轴跟踪误差最大值为70μm。相比传统交叉耦合控制结构,主动补偿结构轮廓误差精度提高了15.5%,同时降低了单轴的跟踪误差,并能抑制参考指令扰动。     

基于伺服响应差异的龙门双轴同步误差产生研究

为实现龙门双轴运动的同步,提出采用时域响应分析方法,从同步运动系统的各轴伺服响应差异入手分析同步误差的产生原因,分别推导出位置斜坡和位置正弦参考命令下龙门双轴同步误差的理论计算公式,得到两轴伺服增益系数、积分时间常数及参考命令参数与同步误差的定量关系。由MATLAB/Simulink建模仿真分析可知:在各参考输入下推导的同步误差理论计算公式正确;获得两轴伺服增益系数对同步误差的影响关系,即减小两轴伺服增益不匹配程度、增大两轴伺服增益系数能抑制同步误差。     

直接驱动Xy平台零相位误差跟踪新型交叉耦合控制

针对直接驱动XY平台高精密轮廓加工中存在的电气——机械延迟、系统参数不确定性及两轴驱动系统参数不匹配以及扰动等因素影响轮廓加工精度的问题,提出了将零相位误差跟踪控制(ZPETC)与新型交叉耦合控制相结合的策略对两轴的运动进行协调控制,实现跟踪误差与轮廓误差同时减小。ZPETC作为前馈跟踪控制器,提高了快速性,克服了伺服滞后,使系统实现准确跟踪,减小了跟踪误差,进而有利于减小轮廓误差;新型交叉耦合控制作用于两轴之间,将轮廓误差作为直接被控量进行实时补偿控制,特别有效地提高了轮廓精度并简化了控制器设计。仿真和实验结果表明所设计控制系统具有较好的跟踪性和鲁棒性,进而大大提高了跟踪精度和轮廓精度。     

一种模糊补偿相邻耦合多轴同步控制结构研究

针对某轻工机械多轴转角位置同步控制精度问题,对多轴同步控制结构和控制策略进行了研究。在分析传统同步控制策略的基础上,针对研究对象转角位置同步误差要求,同时为了解决系统轴数较多时造成控制器在线计算量大的问题,改进了传统的交叉耦合同步结构,提出基于一种模糊补偿相邻耦合多轴同步控制结构。在相邻偏差补偿模块采用模糊PI(比例积分)控制算法,使得系统在负载扰动的情况下仍能保持良好的同步稳定性。仿真和实验对比结果表明,该同步策略控制精度较高、收敛速度快、满足稳定性要求,很好地实现了研究对象的同步控制要求。     

精密伺服锻压机双电机同步控制方案分析

针对新型伺服锻压机存在电机精确同步的瓶颈问题,引入了双电机交叉耦合同步控制方案.该方案将主、从电机的电流进行比较,得到了一个差值作为从电机的附加反馈信号.从电机根据这一附加反馈信号对自身的速度进行了动态调整,从而获得了较好的同步精度.先从理论角度对比分析了主令双电机同步控制方案和交叉耦合双电机同步控制方案两者的控制效果以及存在的问题.接着分别使用主令双电机同步控制方案和交叉耦合双电机同步控制方案控制锻压机执行相同的工艺曲线,通过实验对比分析了两种同步方案下的耦合误差和两电机的扭矩曲线.研究结果表明,在紧耦合的双电机系统中,交叉耦合双电机同步控制方案能满足系统的位置和扭矩同步要求,两电机的同步误差在0.35°以内.     

曲轴非圆磨削中基于差分进化算法的变参数交叉耦合轮廓控制

曲轴非圆磨削通常采用补偿单轴伺服跟踪误差的方法来提高连杆颈轮廓加工精度,但磨削运动中大惯量砂轮架会严重影响伺服系统的高速响应性,导致单轴伺服跟踪误差补偿轮廓误差效果不理想.因此引入双轴联动交叉耦合控制思想,首先工件旋转轴与砂轮架直线轴的联动运动被近似为两根直线轴联动,并建立曲轴非圆磨削轮廓误差模型,在此模型基础上设计交叉耦合控制系统.为了弥补这种近似对非线性轨迹控制带来的不足,研究分段变参数的交叉耦合控制策略,并以工件轮廓误差最小为目标,采用差分进化(Differential evolution,DE)算法逐段对控制器参数进行优化.仿真实例结合试验表明:在基于DE算法优化的变参数交叉耦合控制下,曲轴非圆磨削理论轮廓精度较普通比例微分和积分控制或交叉耦合控制有所提高.     

巷道超前支护装备双缸同步推移控制方法

考虑到综合掘进巷道液压迈步式超前支架的前进推移液压缸存在同步性能较低的问题,对双缸的电液伺服同步系统进行了设计,并提出了等状态交叉耦合模糊双缸同步控制方法。等状态交叉耦合模糊双缸同步控制方法是将模糊控制策略与交叉耦合控制进行结合的非线性同步控制策略,它避免了主从交叉耦合控制方法存在的因为上一个系统的信号波动对下一个系统产生影响,而下一个系统的信号波动不会反馈到上一个系统中而带来的系统较大的误差。最后通过实验分析研究了两种同步控制方法的性能,结果表明,等状态交叉耦合模糊双缸同步控制方法具有更好的同步控制性能。     

一种双轴直驱平台新型同步渐近跟踪控制设计

针对双轴直驱平台伺服系统中存在同步进给的问题,提出一种交叉耦合迭代学习控制器与自适应加加速度控制器相结合的新型同步控制方法。首先,构建同步误差,利用交叉耦合控制器解决双轴的耦合问题;设计自适应PD型学习律减小同步误差,实现双轴协调同步。采用模型前馈控制补偿系统的参数不确定性,提高系统的响应速度。自适应加加速度控制器抑制系统中外部扰动、摩擦力等不确定性因素,实现系统的渐近跟踪控制。加加速度积分后形成反馈控制律,保证了控制信号的稳定性和连续性。设计自适应更新律,使鲁棒增益实现指数收敛并削弱测量噪声对系统的影响,增强系统的鲁棒性。系统实验结果表明,该方法能够明显地提高系统的同步性能,改善双轴直驱平台伺服系统的控制精度。