基于鲁棒补偿龙门移动镗铣加工中心模糊控制

针对加工中心高精度、微进给直线电机伺服系统的特点,首先设计了鲁棒补偿器补偿直线伺服系统低速时参数变化、摩擦扰动以及非线性等不确定因素.然后,对双直线同步驱动系统采用模糊协调同步控制策略.通过设计的两通道间模糊协调控制器的调节作用,进一步克服了双直线电机伺服系统位置输出的偏差,以实现同步的目的.仿真结果表明,所提出的这种复合同步控制策略具有较高的同步精度,鲁棒性强,可以满足对加工中心对低速时同步的要求.     

冲压机床自动送料机构双电机同步控制技术研究

针对双电机同步驱动系统因电机特性、负载变化等因素引起的同步误差问题,对冲压机床自动送料机构双电机驱动系统进行研究.分析了电机的动态特性,找出影响同步控制的因素,为设计同步控制方案提供依据。提出一种基于单神经元PID控制策略,通过改变神经网络的权重系数对PID参数进行实时调节,以解决传统PID无法在线调整的问题。同时,在交叉耦合控制方法的基础上,以丝杠的进给速度、位置误差以及伺服电机的控制电流为控制指标进行仿真分析和实验。研究结果表明:与传统控制方法相比,所用方法能大幅提高两个电机的同步控制精度,有效减小丝杠之间的同步误差,抗干扰能力强,达到设计要求。     

基于模糊自适应PID的双直线电机同步驱动系统控制

文章主要对龙门移动式镗铣加工中心同步传动不一致性问题进行研究,将模糊自适应PID控制方案应用于重型龙门移动式镗铣加工中心双直线电机驱动的轴间反馈回路,以抑制由不同步引起的不平衡扭矩.仿真研究结果表明,此种方案鲁棒性、快速性优良,动态过程同步误差小,能够较好地满足被控对象对高精度同步控制的要求.     

冲压机床自动送料机构双电机同步控制技术研究（英文）

针对双电机同步驱动系统因电机特性、负载变化等因素引起的同步误差问题,对冲压机床自动送料机构双电机驱动系统进行研究.分析了电机的动态特性,找出影响同步控制的因素,为设计同步控制方案提供依据。提出一种基于单神经元PID控制策略,通过改变神经网络的权重系数对PID参数进行实时调节,以解决传统PID无法在线调整的问题。同时,在交叉耦合控制方法的基础上,以丝杠的进给速度、位置误差以及伺服电机的控制电流为控制指标进行仿真分析和实验。研究结果表明:与传统控制方法相比,所用方法能大幅提高两个电机的同步控制精度,有效减小丝杠之间的同步误差,抗干扰能力强,达到设计要求。     

蜂窝纸芯高速送纸和直线剪纸的同步控制方法研究

在新型蜂窝纸芯水平高速剪切生产线研发中,剪切速度成为制约生产效率的关键问题,采用直线电机取代普通变频调速电机-曲柄滑块机构,驱动1600 mm长的动刀,在25 mm的行程上,做600～800刀/min的往复直线剪切运动;采用高响应步进电机或力矩电机驱动凸轮间歇送纸机构取代原有自由落体式送纸,以满足高速剪纸的需要,此时剪纸与送纸的同步控制成为控制的难点之一。研究了高速间歇送纸的触发条件,同时对剪纸与送纸同步过程中的时序进行了计算和分析,提出了一种同步控制方法。实验结果表明,该方法能有效实现高速剪切下间歇送纸的同步控制。     

直线电机进给驱动技术在数控机床上的应用

简述了直线电机工作原理及其驱动技术,并且举例说明了直线电机直接驱动与传统数控机床"旋转伺服电机+滚珠丝杠"的传动方式对比具有的巨大优势.介绍了直线电机进给驱动技术在数控机床上的几个应用实例,指出直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向.     

H型直线电机工作台控制技术研究

分析了直线电机驱动的H型运动平台的结构特点,建立了直线电机H型工作台运动系统,研究了H型工作台双边直线电机基于增量式编码器同步寻相的实现途径并设计了工作台双电机同步寻相程序;研究了几种双边电机同步运动控制的方法,通过分析每种控制方法的原理和实验结果表明,多电机同轴控制是比较适合H型工作台双边直线电机高精度同步运动的控制技术.     

数控强力旋压机的直线同步进给驱动控制

针对3D65CNC强力旋压机同步驱动过程中的两直线电机位置不同步的问题,采用变论域模糊PID控制方法对两永磁同步直线电机的位置误差进行补偿,设计了变论域模糊PID同步控制器。但单轴具有良好的伺服系统是双轴保持同步状态的重要前提,针对直线电机具有明显的非线性、不易对其进行精确的建模,采用无模型自适应控制和伪微分反馈(PDF)控制的方法对单轴直线电机进行控制。最后通过Simulink仿真证明该方案提高了同步控制的精度。     

双电机驱动升降机构运动实时同步控制技术

在某专用设备设计中,设计有一龙门结构形式的升降机构,根据布局需要采用双电机直接驱动.为了保持升降机构运动过程中的实时同步,综合运用了上位控制系统软件直线插补与调整、电气PLC实时监控保护功能、机械系统销钉保护机构等三种技术方案,有效地解决了该专用设备在"升降运动、回零运动、大载荷运动"三种工况下的实时运动同步控制问题,满足了设备的同步运动功能要求和安全性能要求.     

直线电机在数控机床上的调试

本文主要介绍了直线电机的工作原理及其驱动技术、直线电机进给驱动技术及在数控机床上的调试,直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向。     

数控龙门移动式高速镗铣床的直线同步进给传动

提出一种同步控制技术，将两个直线电机应用到龙门移动式高速镗铣床中，用直线电机带动龙门柱实现纵向进给，通过同步控制技术使两个龙门柱保持同步。本文在提出了设计思想之后，设计了应力补偿控制法，并给出具体实现手段，然后进行了仿真研究。     

Servo design of a vertical axis drive using dual linear motors for high speed electric discharge machining

This paper proposes a synchronous control scheme for a linear servo system applied to the vertical axis drive of a die-sinking electric discharge machine (EDM) tool. The investigated vertical axis drive is constructed with dual parallel linear motors, which are arranged to jointly drive the feed axis for improvement of the overall thrust and structural stiffness. A pneumatic cylinder is employed to compensate the gravitational effect of the feed axis with its electrode and holder. A mechanical coupling is designed to firmly bridge the two linear motors and carry the feed axis. Therefore, synchronous control for the motors is critical for not only position accuracy, but also machine safety. Moreover, by controlling the thrust outputs and positions of the motors to be as equal as possible, the potential “pull and drag” effect between the motors can be reduced and loads can also be equally shared. The proposed “position/thrust hybrid synchronous control” scheme is applied to the EDM to achieve high-speed, accurate machining, and the experimental results show that the synchronization error between the two parallel motors and the positioning accuracy are both satisfactory when operated under high-speed conditions.     

Development of a micro-forming system for micro-punching process of micro-hole arrays in brass foil

Micro-forming technology poses much higher demands on positioning accuracy, velocity and mass production, and the common forming machines cannot satisfy these requirements using traditional drive methods. Micro-forming equipment using novel drive methods with high speed and high precision has become an important research field for industrial application. In the paper, a novel drive mechanism was designed with a symmetric distributed double linear motors and a micro-forming system was developed with micro-punching tools and automatic feeding apparatus for metal foil. The servo control system of this micro-forming system was designed using SIMOTION D445, and a parallel control model was adopted with a single motor module to solve the synchronous control problems of double linear motors. Micro-punching process of brass foil was studied with the micro-forming system, and micro-holes of 600 μm, 300 μm and 150 μm in diameter were manufactured with high dimensional accuracy. An array of 50 × 4 micro-holes, each 600 μm in diameter, was manufactured using an automatic feeding apparatus guided by a microscopic visualization system for assisted localization. The results indicate that the micro-forming system with high-accuracy and high-speed is suitable for the mass production of micro-scale parts.     

基于电液混合储能的电动挖掘机动臂节能驱动系统特性

针对现有电动挖掘机采用多路阀控系统造成的能效低、电池装机容量大但续航时间短的不足，提出一种变转速双泵直驱液压挖掘机动臂系统。根据动臂液压缸面积比配置2个液压泵/马达的排量，实现液压缸流量匹配。采用液压蓄能器与超级电容进行混合储能，实现动臂重力势能的高效回收利用。分析所提系统的工作原理，建立系统多学科联合仿真模型，分析系统运行特性和能量特性。研究结果表明：双泵直驱挖掘机动臂系统具有良好的控制特性，速度运行平稳。与传统多路阀控系统相比，双泵直驱挖掘机动臂系统节能效果显著，蓄能器压力21 MPa和容积180 L时，重力势能回收效率为79.9%,能耗减少64.6%,进一步通过合理选择蓄能器工作压力和容积，双泵直驱动臂系统的节能效果可达到65%以上。     

直线电机进给系统摩擦自适应补偿控制

为消除非线性摩擦干扰对直线电机进给系统定位精度的不利影响,提出一种基于LuGre摩擦模型的自适应补偿控制方法。建立直线电机进给系统的动力学方程,并在系统建模中引入基于自适应因子的改进LuGre模型;采用反步设计法的思想,利用李雅普诺夫第二法推导了自适应控制律;最后进行了半物理仿真实验。仿真结果表明:该自适应控制器应用于直线电机进给系统的摩擦补偿是可行的,有效提高了系统的位移定位精度和速度跟踪精度。     

Machine tool feed drives

This paper reviews the design and control of feed drive systems used in machine tools. Machine tool guides designed using friction, rolling element, hydrostatic and magnetic levitation principles are reviewed. Mechanical drives based on ball-screw and linear motors are presented along with their compliance models. The electrical motors and sensors used in powering and measuring the motion are discussed. The control of both rigid and flexible drive systems is presented along with active damping strategies. Virtual modeling of feed drives is discussed. The paper presents the engineering principles and current challenges in the design, analysis and control of feed drives.     

基于模糊推理自校正控制的直接驱动进给系统稳定性分析

直线电机直接驱动进给系统是实现数控机床进给高速化的主要形式，但加工过程中切削力甚至运动部件质量的变化都是系统的干扰，易引起系统不稳定和定位精度下降。离线模糊推理、在线对控制系统实现自校正的控制方法能提高系统的抗干扰能力，并具有良好的实时性。为了研究系统的稳定性，本文介绍了这种基于模糊推理自校正控制的直接驱动进给系统稳定性分析方法，为同类系统设计提供理论参考。     

龙门移动式数控机床的模糊交叉耦合补偿控制

以龙门移动式数控机床的双轴同步传动机构为背景,研究两套永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统在具有一定动态指标和抗干扰性能前提下的同步控制问题。针对两套进给系统难以同步且易受干扰的特点,设计了一种基于模糊控制的交叉耦合补偿控制器。同时为了提高每套伺服系统的跟踪和抗扰能力,设计了最优预见前馈补偿。仿真结果表明该系统对不平衡负载具有良好的同步抗扰性能。     

采用TMS320F28335DSP实现六相SVPWM

多相电机驱动是解决低压大功率驱动的一种重要方式.拟以双Y相移30°的六相永磁同步电机为被控对象,将已有的三相SVPWM算法推广到六相SVPWM,提出采用TMS320F28335 DSP作为功率驱动器主控芯片,推导出实现六相SVPWM过程中12个扇区内ePWM硬件模块控制规律和实现步骤.搭建实验平台实现六相SVPWM控制方法,实验结果表明采用TMS320F28335 DSP能够实现算法复杂的六相SVPWM,输出波形与理论相符合.