基于PDFF的直线电机驱动XY平台H∞交叉耦合控制

XY平台直线伺服系统中,负载扰动、机械惯性及双轴响应速度不匹配会影响轮廓加工精度,为此提出了一种将PDFF及H∞交叉耦合控制相结合的控制策略.单轴速度控制器采用兼顾快速性和鲁棒性的PDFF控制,间接减小轮廓误差.并在X、Y轴间引入交叉耦合控制,将基于PDFF的XY平台交叉耦合控制框架等效为一反馈系统,采用H∞次优方法设计交叉耦合控制器,直接减小轮廓误差.仿真结果表明该控制方案可增强系统的鲁棒性,提高系统的快速性和轮廓加工精度.     

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精度和轮廓精度。     

一种进给伺服系统非线性PID交叉耦合控制

提高多轴伺服系统的轮廓跟随性能是现代计算机数控加工的重要应用之一。针对传统交叉耦合控制方法对自由曲线轨迹的轮廓跟踪精度较差以及传统PID控制系统抗扰性和鲁棒性较差的问题,提出一种基于自抗扰控制的交叉耦合轮廓误差补偿综合控制策略,该策略由用于位置环反馈控制和轮廓误差补偿的新型非线性PID (NLPID )、位置伺服控制器 TNP-ADRC 和基于NLPID的变增益交叉耦合控制器组成。在MATLAB/Simulink环境下对方波信号跟踪和标准圆轮廓加工过程中轮廓误差的变化情况进行仿真,仿真结果表明：与传统PID交叉耦合控制相比,该方法不仅能够有效提高系统的鲁棒性以及抗干扰能力,并且能够显著提高多轴运动控制系统的轮廓加工精度。     

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。     

交叉耦合自适应神经元控制器在双轴运动位置伺服系统中的应用

本文综合了自适应神经元控制器与交叉耦合控制方法的优点,引入轮廓误差的二次性能指标,设计了应用于双轴运动位置伺服系统中的交叉耦合自适应神经元控制器,该控制器无需对控制对象建模,具有自适应学习能力,并且结构简单,实时性好,其设计目的是有效减少轮廓加工误差,实验结果说明了控制的有效性。     

基于模糊神经网络滑模控制的xy平台轮廓控制

永磁同步直线电机(PMLSM)直接驱动xy平台数控系统曲线轨迹跟踪时,其轮廓精度会受负载扰动以及曲线轨迹轮廓误差模型复杂等问题的影响。针对此问题,采用具有自学习能力的模糊神经网络滑模控制(FNNSMC)进行单轴位置控制器的设计,在不失滑模控制鲁棒性的情况下,有效地削弱该控制所产生的抖振;两轴之间运用实时轮廓误差计算法建立曲线轨迹的轮廓误差模型并采用交叉耦合控制(CCC)进行轮廓控制器的设计,实现跟踪误差与轮廓误差的同时减小。仿真结果表明:该控制方案基本消除了抖振,保证xy平台具有较强的鲁棒性和较高的轮廓精度。     

直驱H型平台的Laguerre迭代轮廓控制研究

针对直驱H型平台在跟踪大曲率复杂轮廓时,轮廓精度低的问题,提出一种精密轮廓跟踪迭代控制方法.采用有理多项式求根的方法精确计算在大曲率高速运动过程中的轮廓误差精确模型,应用Laguerre迭代估计方法结合交叉耦合控制器设计了综合考虑多轴协同运动的控制方案,以切实保证此类系统在实际应用中的高性能轮廓跟踪.系统实验结果表明,...     

一种用于数控机床进给系统的迭代学习轮廓控制器的设计

数控机床进给系统产生的轮廓误差对产品质量有着严重的影响。为了对轮廓误差进行补偿,设计一种迭代学习轮廓控制器,用以提高进给系统的轮廓跟随效果。对数控机床进给系统进行分析后,获取其跟踪误差以及轮廓误差的模型。在该模型的基础上,设计线性插值法和圆域插值法,用来计算轮廓误差的大小。接着对进给系统在s域的闭环传递函数进行分析,采用PID反馈补偿器,设计迭代学习轮廓控制器,利用该控制器对实际轮廓误差进行补偿。仿真结果显示：采用此方法跟踪期望轨迹时,产生的最大跟踪误差为657%,较PID方法减小了57%;在跟踪期望轮廓时,产生的最大轮廓误差为08 mm,较PID方法减小了07 mm。由此说明此方法对轮廓误差的补偿性能较好,能够对数控机床进给系统的轮廓跟随准确度进行较好的控制。     

高速轮廓运动综合位置误差控制的研究

高速轮廓运动控制技术已广泛应用于工业中。目前研究主要从减少伺服跟随误差和采用交叉耦合控制减少轮廓误差两个方面来提高运动精度。文章对几种常见的控制方法进行了讨论，并给出了一种综合位置误差控制的方案。该控制方案可在不改变原位置环的基础上大大提高位置伺服的性能，减小高速运动和参数扰动时的轮廓误差。控制理论分析和仿真结果表明了其有效性，且该方案容易实现。     

双丝杠同步控制误差建模与仿真分析北大核心

为解决双丝杠进给系统同步控制误差过大的问题,建立了双丝杠进给系统的机电耦合仿真模型,并基于模糊控制与滑模控制理论,设计了单轴模糊滑模跟踪控制器,以减小滑模控制产生的抖振现象,同时提高单轴跟踪精度以及响应速度;为解决双丝杠运行时存在的参数不匹配和耦合问题,采用模糊PID交叉耦合控制算法进行两轴间的协调控制,以提高两轴同步性,减小同步误差;最后进行了MATLAB/Simulink建模与仿真分析,仿真结果表明,在理论上能够提高单丝杠的信号跟踪精度87.09%,并且减小双丝杠两轴之间的同步运动误差86.79%。     

直角坐标机器人迭代滑模交叉耦合控制器设计

为克服机械惯性、负载扰动以及复杂的轮廓误差模型等因素对三轴直角坐标机器人末端执行器位姿精度的影响,设计了一种迭代滑模交叉耦合控制器。其中:滑模速度控制器用以抑制非周期干扰;迭代学习位置控制器用以减小跟踪误差;轴间变增益交叉耦合控制器用以消除轮廓误差。通过仿真验证了上述复合控制器的性能。结果表明,所设计的迭代滑模交叉耦合控制器具有较高的轮廓精度和较强的鲁棒性。     

轮廓误差补偿方法研究

综合运用单轴误差增益补偿和交叉耦合控制技术,以PID交叉耦合控制思想为基础设计一种复合式交叉耦合控制器来直接减小轮廓误差,这种控制器在大误差状态时采用专家控制的基本思想设计5种控制原则迅速减小轮廓误差,以保证快速性;小误差状态时切换到改进型单神经元PID控制器以获得较高的控制精度.仿真结果表明新方法能够有效的提高轮廓加工精度.     

基于进给优化的五轴机床高精度加工研究

介绍五轴机床最佳进给率和高性能精密控制算法加工方式,并进行实验验证。通过引入进给率调度算法,以最大限度地减少五轴弯曲刀具路径的循环加工时间。在寻找沿刀具路径的最佳进给时,考虑了五轴驱动器的速度、加速度和加加速度限制,以确保伺服驱动器以最小的跟踪误差平稳和线性运行。为设计一个精确的轮廓控制器,开发分析模型来估计五轴加工实时过程中的轮廓误差,通过考虑刀尖与参考路径的法向偏差和刀轴方向与参考方向轨迹的法向偏差来定义两种类型的轮廓误差。     

数控机床轮廓误差的插补预测补偿控制研究

伺服系统的基本原则是闭环控制,跟踪误差必然存在.如果多轴联动设备上使用伺服系统驱动进给轴,跟踪误差会引起加工轮廓误差.高精度数控机床要求轮廓误差越小越好.文章在定位过程中的伺服系统位置跟踪误差曲线等效成梯形曲线的基础上,从插补控制器着手研究跟踪误差的预测补偿控制.试验结果证明该控制方法简单有效.     

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。     

XY平台直线伺服系统的IP变增益交叉耦合控制

XY平台直线伺服系统中,负载扰动、机械时间延迟及各轴响应速度不同会影响轮廓加工精度,为此提出了一种将积分-比例(I-P)控制、速度前馈控制及变增益交叉耦合控制相结合的控制策略。单轴采用由IP控制和前馈控制构成的复合速度控制器,IP控制具有快速响应和抑制扰动的能力,速度前馈控制可增加系统跟踪能力,降低机械时间延迟效应。间接减小轮廓误差。并且,在X、Y轴间加入变增益交叉耦合控制器,直接减小轮廓误差。仿真结果表明该控制方案可增强系统的鲁棒性,提高系统的快速性和轮廓加工精度。     

基于轮廓误差补偿的机械臂自适应非奇异终端滑模控制

针对机械臂外部干扰、执行器故障等不确定因素对末端轮廓跟踪精度的影响,提出一种基于交叉耦合的自适应非奇异终端滑模控制方法。基于机械臂动力学模型,采用Lyapunov函数设计系统的非奇异终端滑模控制律;为解决滑模控制器设计过程依赖于不确定性上界这一局限性,引入自适应技术估计系统集总不确定性,有效抑制滑模控制的高频抖振现象;根据有限时间稳定性理论证明闭环控制系统的有限时间稳定。结合交叉耦合控制技术与抛物线过渡轨迹规划技术,设计交叉耦合轮廓补偿与参考位置预补偿相互协调的统一框架;提高机械臂各关节间的协调性,以更好地削弱系统不确定性对末端轮廓跟踪精度的影响。结果表明：所设计的控制器能够在机械臂系统存在不确定性因素下实现末端轮廓精确跟踪,并能有效抑制系统抖振现象。     

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%。     

二轴伺服系统轮廓误差的控制研究

传统解决轮廓误差的方法并没有从根源上解决轴间的相互影响而引起的不同步。通过设计双轴的变增益交叉耦合控制器,把变增益交叉藕合控制应用到双轴进给伺服运动控制系统中,利用其在任何路径下都可以改善轮廓误差的优点,提高双轴进给伺服系统间因为各轴动态特性不匹配及负载扰动情况下的轮廓控制精度。搭建X-Y双轴交流伺服系统的试验平台,基于该平台对轮廓误差及算法进行研究,建立数学模型进行仿真分析与实验分析,结果表明该方法能显著提高轮廓精度,可以用于中小型高精度专用机床的开发。     

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%。