基于交叉耦合结构的同步控制器设计

为了提高单轴伺服系统的抗扰动能力和动态响应性能,基于现代控制算法设计了终端滑模-自适应模糊跟踪控制器。由于交叉耦合控制(CCC)结构可以实现轴间信息共享,故采用此结构提高镜像运动的两轴间的同步精度。利用Matlab/Simulink仿真平台,模拟了持续扰动作用下两轴跟踪正弦信号的同步运行过程,通过对比于传统PID控制器的响应曲线,证明了所提出的控制方法能够提高伺服轴的信号跟踪能力,更好地抑制扰动并减小同步误差。     

基于交叉耦合结构的轮廓控制器设计

针对工业控制中常出现的双轴伺服系统轮廓控制问题,在分析典型曲线轨迹轮廓误差的基础上,设计了一种具有位置闭环反馈和轴间协调控制器的交叉耦合控制(CCC)结构。通过CCC结构进行轮廓误差估计,利用轮廓误差分配系数把估计值补偿到各伺服轴上以实现精确轮廓控制,并给出了基于轮廓误差传递函数的稳定性分析。在X-Y双轴平台上进行实验,结果表明:与传统非耦合情况相比,交叉耦合控制结构下的轮廓误差在平均值,最大值和均方根值减小了63.01%,56.28%和62.07%。     

埋弧焊接直角坐标机器人的设计

北京时代科技股份有限公司通过采用直角坐标机器人搭载埋弧焊接系统进行大型构件的焊接作业,有效地提高了焊接效率、减少了工作强度、提高了焊接质量。解决了埋弧焊接系统进行机器人焊接集成的难题,并取得了良好的应用效果。该直角坐标机器人由机械本体和机器人控制器以及焊接系统组成,其中机械本体由三个直线轴和一个旋转轴组成。机器人控制器采用X86结构的工业计算机做为硬件平台,利用IEC61131-3标准工业控制编程语言编写控制软件实现运动控制算法以及HMI。     

基于迭代学习的机器人自适应滑模控制

针对非线性强耦合、参数复杂且不确定以及干扰未知的机器人轨迹重复跟踪控制问题,提出一种基于迭代学习技术的自适应鲁棒控制策略.在迭代学习的基础上,引入自适应滑模控制器,以提高系统的鲁棒性;接着,对控制器进行了稳定性分析;最后,分别基于两种工况对该控制器的特性以及对随机干扰的抗干扰性能进行了仿真实验,结果表明基于迭代学习的自...     

基于非线性PID的交叉耦合同步控制器设计

针对工业控制中双轴同步伺服系统的伺服参数不匹配及外部扰动造成的运动不同步问题,在分析了经典的位置控制策略和直线型双轴同步运动的同步误差与跟踪误差几何关系的基础上,引入耦合误差变量,设计了一种位置环非线性PID的交叉耦合同步控制器,实现跟踪误差与同步误差同时减小。在X-Y运动平台上,对所设计位置环非线性PID的交叉耦合同步控制器进行了实验,结果表明:基于非线性PID的交叉耦合同步控制相比于PID的传统交叉耦合同步控制,在单轴跟踪误差的最大值和均方根值上分别减少了50%和62.5%,在轴间同步误差的最大值和均方根值上分别减小了60%和63.64%。     

直角坐标机器人悬臂结构优化设计与分析

提出了一种针对工程实际问题的拓扑优化设计方法,对直角坐标机器人悬臂结构进行了拓扑优化设计和力学性能分析。先对整机进行了有限元分析,找出了影响整机精度的关键结构即Y轴悬臂梁。后采用变密度法对悬臂梁横截面进行了拓扑优化,重构筋肋分布,根据优化后的截面形状重建三维模型并进行了力学性能有限元分析。优化前后对比分析结果表明:优化后的悬臂结构的变形减小,最大应力明显降低,结构的质量也显著减轻。该方法对以后机械结构分析和拓扑优化设计具有一定的指导意义。     

H型平台双环交叉耦合滑模同步控制

为提高H型平台双直线电机运动控制系统的抗干扰能力和同步运动性能,提出一种基于位置环和速度环双环偏差的交叉耦合滑模同步控制方法。采用交叉耦合算法建立双直线电机偏差（跟踪误差）的耦合关系,输出同步误差,并结合滑模控制器,实现跟踪误差与同步误差的同时收敛。基于仿真实验对比分析单位置环、单速度环和位置-速度双环3种交叉耦合结构的滑模控制在扰动输入后的位置跟踪性能和同步控制性能。仿真结果表明：位置-速度双环控制方的电机位置跟踪性能和同步控制性能较单位置环控制方法分别提升60.6%和51.95%,较单速度环控制方法分别提升85.0%和41.91%,为平台的同步性控制应用提供了参考。     

直角坐标搬运机器人控制系统研究

对控制系统的一般组合形式进行概述,并根据直角坐标搬运机器人工作特点设计PC+运动控制卡的控制方式。基于VB进行软件设计,以PC机、运动控制卡、伺服驱动器、传感器等硬件部分形成机器人完整控制系统。既能精确的控制机器人工作又能实时的监控机器人的工作状态。为搬运机器人控制系统设计提供解决方案。     

立方体机器人自适应滑模容错控制系统设计

立方体机器人具有多变量、欠驱动和非线性等复杂特点,针对其难以建立精确模型以及故障情况下系统稳定性的问题,设计并实现了一种基于自适应滑模容错策略的立方体机器人控制系统。首先,建立了所搭建的立方体机器人的动力学模型和故障模型;其次,利用滑模控制在滑动阶段对系统参数摄动的不变性和自适应律对系统广义误差的补偿,实现了系统的容错功能;同时,为了有效的抑制滑模控制中固有的抖振问题,提出了一种基于指数趋近律和幂次趋近律的组合趋近律;基于方法证明了所设计自适应滑模容错控制系统的大范围渐近稳定性。仿真和实测实验结果验证了所设计容错策略在立方体机器人的姿态控制中,具有较强的容错能力及较高的控制精度。     

基于PDFF双直线电机二阶滑模交叉耦合控制

针对龙门移动式镗铣床双直线电机同步进给控制问题,采用具有前馈的伪微分反馈（PDFF）控制框架来设计各轴子系统速度控制器,以提高系统的抗干扰能力和响应速度。同时,设计一个二阶滑模交叉耦合控制器,以解决双位置环系统输出端机械耦合、电机参数变化和外部扰动等不确定性因素对同步精度的影响。二阶滑模控制律采用超螺旋算法,它可以消除相对阶为1的变结构系统的抖振现象。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位移同步。     

基于滑模交叉耦合的双永磁电机转速同步控制

为降低双永磁电机在动态过程和扰动情况下的速度同步误差,研究了一种基于电流参考切换和滑模交叉耦合控制的方法。首先,建立了交叉耦合控制下的系统模型,并分析交叉耦合控制的作用机理;通过频域分析证明其能够降低速度同步误差,并给出了交叉耦合控制器参数设计方法;然后,为提升扰动情况下的速度同步误差收敛时间,提出了基于滑模的交叉耦合控制方法;最后,使用电流参考切换解决动态过程中受最大电流限制造成的速度同步性能不佳问题。实验结果表明,基于电流参考切换的滑模交叉耦合控制能够使扰动下速度同步误差收敛更快,同时有效降低动态过程中的速度同步误差。     

基于通用机器人控制器的色谱试验机器人设计

针对绝缘油色谱分析快速响应、全自动化控制的需求,提出以某公司通用机器人控制器为核心的色谱试验机器人控制方案。通过EtherCAT工业总线实现控制器与伺服的控制与数据交互,基于AtMega2560的外部工控板扩展系统输入输出实现多外部设备的控制;上位机通过网络通信的方式实现控制器与色谱仪、震荡仪的控制与交互,进而实现绝缘油色谱分析流程的全自动化控制;只需将待分析的瓶装油样放入油样放置区,通过上位机选择油样数量与类型,启动色谱分析控制系统就可自动完成油样制备、震荡分离、油气分离、色谱分析全过程,此控制方案操作简单且便于后期维护。通过实际油样进行试验验证,结果表明：所提控制方案性能稳定且高效,绝缘油组分分析的重复性与准确性均达到国标要求。     

基于DSC焊接机器人控制器的设计

针对焊接机器人无线信息传输的控制系统,提出了一种以dsPIC30F5015数字信号控制器(DSC)为核心,并借助于步进电机集成驱动芯片TB6560的步进减速电机控制器的设计方法,给出了该系统设计的硬件电路图和软件流程图,同时对步进电机的运行精度进行了测试.测试结果显示,运行精度的绝对误差小于2％,相对误差小于0.1％,且焊接机器人运行平稳、噪声小,能够满足焊接机器人的焊接要求,实现了对焊接机器人焊接速度和方向的控制.     

HMC在直角坐标机器人自动控制中的应用

以光伏自动生产线为应用背景,对线上一种基于显控一体机(HMC)的双Z轴型直角坐标机器人控制进行了研究。目的在于展现HMC控制方式的优点与突破,提高直接坐标机器人控制效率。通过几种典型PLC控制系统的指令运算、电气柜布线以及数据传输效率对比,所推荐的控制方式具有快速性、稳定性、集成性等优点。HMC控制架构通过显控一体的方式缩减了传统PLC系统控制层级,提升了系统控制性能与操作集成性,为PLC控制系统的发展指引了新的方向。     

基于交流伺服系统的新型自适应滑模控制器设计

考虑交流伺服系统中非线性和不确定因素的影响,设计了一种新型的自适应滑模控制策略。该控制方法通过自适应律调节滑模增益达到克服系统参数摄动和外部扰动的目的,同时根据伺服系统数学模型,设计了控制律并证明了其稳定性。不同载荷条件下的仿真与实验研究表明,该控制策略能保证系统具有很好的控制输入特性与动态性能。     

基于迭代学习交叉耦合的轮廓误差控制方法研究

针对进给伺服系统传统控制方法产生的各轴特性不匹配、控制精度不佳、抗扰动能力不足等问题,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)和迭代学习交叉耦合控制(ILCCC)的轮廓跟踪控制算法。对于空间任意轮廓曲线,所提算法在三轴联动条件下,通过不断的迭代学习过程,优化分配给各轴的轮廓误差补偿量,加快伺服轴动态响应的同时,有效抑制伺服系统的轮廓误差。在仿真平台下建立控制器数学模型,对空间直线和空间螺旋线轨迹进行了三维跟踪验证。研究结果表明：与ADRC控制算法和ADRC+PIDCCC控制算法相比,ADRC+ILCCC控制算法在轮廓误差的最大绝对值、累计值以及平均值等指标上均有很大改善,证明了所提算法的优越性。     

惯性轮摆镇定控制器的迭代设计方法

针对惯性轮摆系统的镇定控制问题,提出了一种控制器迭代设计方法.该方法首先通过坐标变换将惯性轮摆系统转换为一个非线性级联系统,然后通过迭代设计和坐标逆变换,获得惯性轮摆系统的状态反馈镇定控制器,并证明了所得控制器能够使得惯性轮摆系统稳定在摆杆垂直向上的平衡位置.最后参考一个实际的惯性轮摆系统的物理参数,通过仿真,验证了所设计控制器的有效性.与已有方法相比,该方法更为简洁,更适合推广到其他欠驱动系统的镇定控制.     

基于交叉耦合迭代学习的三轴运动控制算法研究

随着科技的日新月异、工业的快速发展,许多工业领域对控制系统的性能提出了更高的要求,普通平面控制系统已经无法满足日益复杂的空间作业任务,而三轴运动控制系统在三维空间任务中具有强大的优势。从制造业的角度出发,致力于研究一种面向三轴运动控制系统的交叉耦合迭代学习的轮廓误差控制方法,既能保证单轴的跟踪性能,又能减小各轴之间运动的不协调,从而减小轮廓误差。介绍传统的两轴误差模型和基于向量法的三轴误差模型,以及迭代学习控制和交叉耦合控制的概念;针对三轴运动控制系统的性能提升提出一种三轴交叉耦合-迭代学习控制算法;设计相关对比实验,实验结果表明该算法能有效减小轮廓误差。     

交叉耦合控制的平移并联机器人位置控制研究

为了改善平移并联机器人对期望位置跟踪的准确性,提出基于交叉耦合控制的集成电液伺服驱动平移并联机器人位置控制.通过对三自由度集成电液伺服驱动平移并联机器人结构和控制方法进行分析,以机器人的末端执行器为基础,定义位置及角度坐标系,在此坐标系上计算并联机器人的逆向和正向运动学解;通过液压轴的伸长长度,求取液压轴的速度和加速度...     

基于模糊滑模的两轴伺服系统轮廓误差交叉耦合控制算法

针对两轴伺服系统轮廓误差控制问题,提出一种基于模糊滑模的交叉耦合轮廓误差控制方法.设计了单轴模糊滑模跟踪控制器,用于消除干扰作用.将模糊控制器用于自适应调节滑模控制器切换增益,减小滑模控制的抖振现象.采用交叉耦合控制算法进行两轴间的协调控制,解决轴间参数不匹配的问题,保证轮廓控制精度.仿真结果表明:该方法能有效提高跟踪...