基于Matlab的重型数控机床双电机消隙的仿真

为了提高重型数控机床的动态精度和稳态性能,减小齿隙在系统中带来的负面影响,首次对重型数控机床采用双电机控制,利用机理分析法分析了齿轮啮合动力学原理,通过齿隙特性的分析,建立了含齿隙单电机及双电机的伺服驱动系统模型和含齿隙双电机的动力学模型,采用仿真软件Matlab对伺服驱动系统模型进行仿真.比较了含齿隙单、双电机伺服驱动系统的动态特性,得出双电机驱动的性能优于单电机.     

龙门钻床回转工作台齿隙非线性的动力学分析

随着机床向高速度和高精度的方向发展,必须研究机床的分度装置来提高其定位精度.强力龙门钻床回转工作台采用双电机驱动的方式,在深入分析双电机消隙原理的基础上,建立了双电机消隙伺服系统动力学模型,并对其进行机理分析和研究.比较了含齿隙单、双电机伺服驱动系统的动态特性,得出双电机驱动的性能优于单电机.     

双伺服电机驱动的钻床齿隙模型仿真分析

更高的速度和精度是机床发展的方向,在强力龙门钻床回转工作台上采用双电机驱动的方式进行消隙,建立双电机消隙伺服系统动力学模型,并对其进行机理分析和研究.通过动力学仿真分析,表明双电机驱动可以有效消除齿轮间隙.     

双电动机驱动伺服系统的动力学建模及齿隙非线性仿真分析

建立双电动机驱动伺服系统的动力学模型,将齿隙的非线性系统转化为一个近似无齿隙的线性系统。建立双电动机同步联动伺服系统的动力学模型,通过Matlab仿真分析,得到含齿隙条件下的齿轮输出转角曲线和转矩曲线,验证了双电动机驱动伺服系统的优越性。     

航空遥感惯性稳定平台齿隙非线性建模与补偿

针对航空遥感惯性稳定平台框架伺服系统中齿隙非线性环节造成的系统驱动延时、换向跳变及冲击振荡等问题,对航空遥感惯性稳定平台齿隙非线性进行建模与补偿.在分析齿隙非线性环节结构和传动特点基础上,建立了齿隙非线性死区模型;利用MATLAB仿真分析了齿隙对系统性能的影响;以框架伺服系统为研究对象,应用反步积分法,通过依次选择Lyapunov函数,设计了基于状态反馈的控制器,并进行实验验证.结果表明:齿隙误差补偿可有效提高系统控制精度;与传统PID控制相比,反步积分法显著降低了齿隙非线性对伺服系统性能的影响,在给定框架期望转角情况下,反步积分法比PID控制响应速度提高78.26％、稳态精度提高23.1％.     

基于转矩补偿的双电机驱动消隙控制系统

针对齿轮传动中存在的齿隙非线性,以双电机驱动作为消除齿隙的实现方式,从控制器设计的角度出发,根据所需消隙转矩与负载转矩、运动速度和加速度之间的关系,设计了实时消隙转矩补偿控制器实现系统完全消隙。理论分析和仿真研究结果表明,相对于定常消隙转矩补偿,实时消隙转矩补偿控制器能以较小的控制能量实现系统完全消隙。     

双电机消隙技术研究与仿真

为了消除齿轮间隙非线性环节对系统性能的影响,采用双电机消隙的方法,考虑到系统消隙性能以及工作效率,设计了动态偏置力消隙法,并进行了仿真验证,结果表明采用动态偏置力消隙法的双电机驱动系统在响应的快速性、平稳性和静态精度等方面都优于传统的液压驱动系统和单电机驱动系统,改善了传动系统中驱动延时现象,使系统的传动精度得到了大幅提升。     

双电机驱动的精密伺服转台及控制系统设计

为满足某雷达伺服转台系统高精度、高动静态特性的要求,采取机械消隙和伺服控制算法相结合的方式,设计了一种基于双电机驱动的精密伺服转台及控制系统。首先根据该型雷达伺服转台的指标要求,详细论述了伺服转台及控制系统的设计原理和设备组成,其次在MATLAB/Simulink仿真软件中,建立基于双电机驱动的伺服转台及控制系统的模型,并进行了仿真试验。仿真结果表明,该双电机驱动的精密伺服转台及控制系统具有响应速度快、跟踪精度高的优点,满足该型雷达伺服转台系统性能及精度要求。     

某测量雷达的传动系统设计

根据测量雷达传动系统原理以及其工作特性和传动特性要求,设计了一种双电机消隙的测量雷达传动系统。在对测量雷达方位俯仰运动特性理论分析的基础上,分析了测量雷达传动系统的传动系统的负载组成和计算公式,并对其动力传动系统主要参数进行了设计计算。针对测量雷达对传动系统的高精度要求,采用双电机驱动的传动方式,降低了传动链的间隙误差。外场试验实测数据结果表明,采用双电机消隙的传动系统满足雷达伺服系统性能及精度要求。     

一种五轴加工中心主轴摆动消隙方法研究

针对五轴加工中心主轴摆动常采用的蜗轮蜗杆副存在传动间隙,进而影响主轴摆动精度这一问题,提出采用双电机驱动+双蜗轮蜗杆副的消隙方法,即控制一侧电机的转角和两侧电机的同步差来精确控制蜗轮蜗杆副的摆角,一侧蜗轮蜗杆副的蜗杆与蜗轮正向旋转的齿面啮合,另一侧蜗轮蜗杆副的蜗杆与蜗轮反向旋转的齿面啮合,消除传动间隙;工作过程中,一侧电机驱动,另一侧电机保持同步随动避免因蜗杆自锁产生干涉,从而提高主轴摆动精度.通过建立消隙数学模型井进行仿真分析,验证了所提消隙方法的正确性和可行性.     

双电机精密传动机构消隙方法研究

针对双电机精密传动机构两路传动链间隙引起的速度波动大与冲击的问题,对系统的间隙消除方法展开了研究。建立了包含行星减速器输出端齿轮与大齿圈啮合间隙的机构动力学模型,通过模型仿真分析了传动链间隙大小对系统特性的影响;在此基础上,提出了基于速度指令的动态偏置力矩和基于差速负反馈的交叉耦合同步控制相结合的复合消隙方法。搭建了双电机精密传动机构实验测试装置,进行了消隙方法的验证实验。实验结果表明,在简单的速度闭环情况下,所提的复合消隙方法不仅能够保证完全消除系统间隙,还可以将系统速度跟踪精度最大提高73.38%,启动阶段的冲击幅值最大衰减76.35%。研究成果为双电机精密传动机构高精度控制方法的进一步研究打下基础,为齿轮传动系统间隙的消除提供了一种参考方案。     

基于多自由度气动机械手位置伺服系统稳定性控制研究

基于传统易碎薄板机械手位置伺服控制系统稳定性低、自动化分拣效率低等不足,设计了一种基于笛卡尔坐标式的气动码垛机器手和位置伺服稳定性控制系统。首先,设计并介绍笛卡尔坐标式码垛机械手的基本组成结构,对机械手末端吸盘气动回路控制系统进行设计和分析;然后分别对机械手X、Y、Z三个方向的伺服电机控制原理进行分析并设计了一种位置伺服系统的前馈自适应控制算法;最后,将传统位置闭环PID算法和前馈自适应控制算法进行位置跟踪稳定性对比试验。实验结果表明该笛卡尔坐标式的气动码垛机器手和位置伺服稳定性控制系统设计合理,满足实际生产要求。     

双喷嘴挡板伺服阀非线性建模及其线性化

为从理论上研究喷嘴挡板伺服阀控电液伺服系统的动静态性能,需要建立较精确的电液伺服阀数学模型。考虑伺服阀喷嘴挡板处阀口流动等非线性因素影响,分析电液伺服阀的电信号输入到阀芯位移的输出特性,建立双喷嘴挡板两级伺服阀的非线性数学模型以描绘实际系统;根据实际模型特点,采用输入/输出线性化方法中的非线性状态反馈变换获得局部线性化模型,并通过分析系统零动态稳定性,从理论上证明了线性化模型的有效性。以常规泰勒展开线性化为对象,对提出的输入/输出线性化模型的精确性进行相应的仿真和实际试验对比。结果表明,该方法所建模型更接近实际系统,具有较强的鲁棒性,可用于精确分析实现阀控液压伺服系统的动静态性能。     

老人服务机器人机械臂的动力学分析与轻量化设计研究

针对老人服务机器人机械臂的功能要求,提出了一种老人服务机器人的串联型六关节机械臂轻量化的设计方法。建立了机械臂的牛顿-欧拉动力学方程,并利用动力学方程的分析结果,选择了机械臂的直流伺服电机和减速系统等部件。在虚拟样机的基础上对机械臂进行了轻量化设计,包括利用CAD软件设计机械臂机构,利用CAE仿真软件对机械臂进行了静力学和动力学仿真,校验分析结果,选择能够实现机械臂轻量化的机械臂构架的材料,优化构架的结构。     

电液伺服系统非线性建模和SSA控制研究

以钢管生产过程中的扩轧管电液伺服系统为背景,分析了非对称比例(伺服)阀及其阀控制缸机构的非线性特性,建立了系统非线性数学模型以更加细致地描绘实际系统,并提出了基于一种子集稳定控制方法(SSA)的非线性控制策略.仿真控制和实际系统运行结果表明,该控制策略与常规PID控制相比,具有更好的系统响应性能,为解决工程实际问题提供了一种有用的工具.     

五自由度液压伺服机械手研制

针对液压机械手在实际生产中存在的问题,设计了满足大功率负载搬运的高负载、高位置精度、高生产率等要求的液压机械手。该机械手采用五自由度机构设计方案,包括夹取机构、俯仰机构、推拉机构及回转机构,实现了负载多自由度的自动定位、夹紧和传递功能,通过机械手正运动学的分析,及末端执行器运动轨迹的仿真试验验证了设计的合理性;设计了机械手液压系统,包括回转机构驱动回路、俯仰机构驱动回路、推拉机构驱动回路、手抓机构驱动回路,并且进行了元件的选型与参数计算;采用西门子控制器和电液伺服控制技术,实现了机械手高性能运动控制。研究结果表明,该液压机械手具有结构简单、运行平稳、精度符合要求、传递效率高等特点,能够较好地解决生产搬运的问题。