拉床主溜板双轴同步驱动仿真系统开发及应用

为给高精度伺服拉床同步驱动系统控制策略的研究提供分析手段,基于Matlab仿真软件建立了拉床主溜板双丝杠双伺服电机同步驱动系统的机电一体化仿真系统模型,模型由双轴同步控制器、永磁交流伺服系统、机械执行机构3部分组成。双轴同步控制器同时引入并联、串联和交叉反馈三种运行模式;永磁交流伺服系统设计了两个永磁交流伺服驱动器和两个永磁交流伺服电机的组合方式,其中两个永磁交流伺服驱动器均采用位置/速度/电流的三环构架进行设计;机械执行机构采用双丝杠主溜板耦合传动机构。基于该模型进行了同步驱动的性能分析,分析结果表明,在两边受力不平衡的情况下,采用并联/串联控制运行模式的同步驱动系统的同步性较差,不适用于同步精度要求较高的场合;采用交叉反馈控制运行模式的同步驱动系统的同步性较好,较适用于加工精度较高的大吨位高效率拉床。     

基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统

目前国内的拉床多采用液压驱动,针对其存在加工质量(精度和光洁度)不佳、能源浪费和环境污染等的问题,在技术成熟和性能优越的永磁交流伺服系统的基础上,设计了一款基于永磁交流伺服系统同步驱动的拉床系统。首先给出了电伺服同步驱动的立式内拉床的机构图,并对该机构图的性能特点进行了分析。重点阐述了主溜板伺服同步驱动系统、调刀伺服驱动系统和拉床控制系统软件设计方案,并采用共享指令的同步控制策略来确保拉床同步性能。最后,以立式内拉床为对象,在20 t的负载力下进行了试验测试。测试结果表明,设计的基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统具有成本低、可行性好、同步性能测试稳定、加工精度高等优点,对国内拉床的发展具有一定的指导意义。     

交流伺服进给系统数学模型研究及其仿真

数控机床的伺服进给系统直接影响了机床性能,伺服参数的不同会对伺服进给系统造成有一定的影响。对数控交流进给伺服系统组成的各环节进行分析并建立数学模型,在机械传动部分主要依据机械动力学原理建模,最后建立了整个交流进给伺服系统的数学模型,并运用MATLAB软件进行仿真,得出系统阶跃响应图形,验证了系统的正确性,并通过对不同速度环增益的系统阶跃相应结果进行分析,得出伺服参数对系统有一定的影响的结果。为数控交流伺服进给系统的动、静态特性分析提供了相关依据。     

伺服精密化 助推数控机床“再制造”

数控机床是以数字化制造技术为核心的机电一体化机床,通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其它辅助系统组成,大致上可分为数控车床、数控铣床、加工中心等16大种类。"十二五"期间我国中高端数控机床将成为增长的主力。目前,在数控机床行业的实际应用中,交流伺服系统已明显占据了一定的优势;而按照机床传动机械的不同,又将应用的伺服系统分为进给伺服与主轴伺服两类。为了进一步提高机床行业伺服驱动单元的控制性能,大量的数字处理技术被引入到该领域,大幅提高了控制精度和响应速度及整机的可靠性。在机床行业所使用的电机上,目前主要包括     

精密直线电机ISD203智能伺服系统驱动器设计

精密直线电机ISD203智能伺服驱动器系统,建立永磁同步电机(PMSM),内置PLC、驱动、运动控制功能于一体,建立PMSM位置伺服系统矢量控制模型。建立支持梯形图的用户程序编辑平台、用户程序编译器及单板上运行的用户程序解释系统,研究驱动器内部集成了单轴定位功能,支持第一速度定位、中断定位、机械归零、中断停止等模式研究,位置控制、速度控制、转矩控制等控制模式,各轴通过主从式的差分总线连接,通过总线传输参数、控制各轴的运行,支持错误校验和重试。     

集成有两挡变速的电动轮驱动系统设计

为使电动轮驱动电机实现降速增扭,且充分发挥其高效率区域,本文提出一种集成有两挡变速的电动轮驱动系统.在选择体积小、质量轻、功率密度大的永磁同步内转子电机作为驱动电机后,确定结构简单、传动比变化范围大的拉维娜式行星齿轮机构(Lavina planetary gear mechanism,LPGM)作为两挡变速机构.通过对LPGM杠杆转速图分析,确定了采用布置两个制动器的形式实现两挡传动,该方案可实现电动轮制动功能.根据某电动轮汽车整车参数,对驱动电机、两挡变速机构的结构进行尺寸计算,得出本文提出的两挡变速电动轮驱动系统可集成在轮辋中.运用CRUISE汽车仿真软件对两挡变速、固定速比电动轮汽车进行仿真,结果表明两挡变速电动轮汽车在60 km/h等速循环工况下百公里耗电量可减少16.94％,在NEDC循环工况下百公里耗电量可减少9.57％.     

交流永磁同步无刷伺服电机的选型

交流永磁同步无刷伺服系统已成为现代电伺服驱动的发展趋势,永磁同步无刷伺服电机是其重要执行部件,因此选择电机时应充分考虑各方面要求,以便充分发挥伺服电机的工作性能。介绍了交流永磁同步无刷伺服电机的特点、主要性能指标,针对交流永磁同步无刷伺服电机、速度位置传感器、抱闸装置三方面阐述了电机的选型方法,可为选择合适的伺服电机提供技术参考。     

2自由度混合驱动机器实时在线误差补偿方法

针对混合驱动压力机的工作特点,研究混合驱动压力机的运动控制控制方法,以变结构控制策略为基础,提出基于逆运动学理论的混合驱动压力机运动控制实时在线误差补偿的运动控制方法,并进行仿真研究.开发混合驱动压力机运动控制实时在线误差补偿的运动控制软件,分别对混合驱动压力机试验机构无工作载荷和有工作载荷的工况进行试验研究,并对试验结果进行对比.试验结果表明,实时在线误差补偿运动控制理论对混合驱动机构的运动误差补偿是正确有效的,其运动控制的控制精度、快速响应和稳定性都能达到运动控制的要求.     

模糊PID控制在伺服系统中的应用

针对高速数控机床的应用需求越来越多,以交流永磁同步直线电动机为驱动元件的高速伺服系统是最为有效的解决途径。以数控机床直线交流伺服系统为研究对象,首先进行了主回路及配电的设计,然后对其中主要部件进行选型。然后针对核心部件永磁同步直线电机建立电流、速度、位置三闭环的PID控制模型,应用PID优化理论及模糊自适应理论,对PID参数进行整定优化,并用MATLAB/SIMULINK进行动态仿真、计算,仿真结果表明采用上述方法提高了数控机床交流伺服系统设计整定的效率和精度、改善了系统动态响应性能。     

伺服螺旋压力机运行控制模式及仿真系统研究

高效节能、智能数控的伺服压力机是压力加工装备转型升级的重点发展方向。运行曲线控制是伺服压力机需要解决的重点问题。在对伺服螺旋压力机工作特性和运动控制过程进行分析的基础上,提出SRSD伺服电机的五段控制模式与转矩过载系数的集合公式,建立滑块运行控制的仿真模型。利用Maltab/Simulink软件编制了运行曲线仿真系统及其人机界面。应用该仿真系统进行了2 500kN伺服螺旋压力机的运行曲线模拟。结果表明,所提出的五段控制模式有效简化了伺服螺旋压力机的运行控制问题,所编制的仿真系统与人机界面简单、实用,为伺服螺旋压力机运行曲线的运行控制提供了一种新思路。     

Minimal Realization of Linear Graph Models for Multi-physics Systems

An engineering system may consist of several different types of components,belonging to such physical"domains"as mechanical,electrical,fluid,and thermal.It is t...     

Non-monotonic material contrast in scanning ion and scanning electron images

30 keV Ga⁺ focused ion beam induced secondary electron (iSE) imaging was used to determine the relative contrast between several materials. The iSE signal compared from C, Si, Al, Ti, Cr, Ni, Cu, Mo, Ag, and W metal layers does not decrease with an increase in target atomic number Z₂, and shows a non-monotonic relationship between contrast and Z₂. The non-monotonic relationship is attributed to periodic fluctuations of the stopping power and sputter yield inherent to the ion–solid interactions. In addition, material contrast from electron-induced secondary electron (eSE) and backscattered electron (BSE) images using scanning electron microscopy (SEM) also shows non-monotonic contrast as a function of Z₂, following the periodic behavior of the stopping power for electron–solid interactions. A comparison of the iSE and eSE results shows similar relative contrast between the metal layers, and not complementary contrast as conventionally understood. These similarities in the contrast behavior can be attributed to similarities in the periodic and non-monotonic function defined by incident particle–solid interaction theory.     

Application of Feature Extraction through Convolution Neural Networks and SVM Classifier for Robust Grading of Apples

This paper proposes a novel grading method of apples,in an automated grading device that uses convolutional neural networks to extract the size,color,texture,an...     

分布动态载荷识别的抗噪处理

针对正交多项式频域法在用多种响应对矩形薄板进行载荷识别中抗噪性较差的问题,综合运用平均法、矩阵预处理和奇异值截断法等方法对之进行改善,并引入空间映射的思想,将该方法的应用范围拓展为复杂的模型.利用仿真算例,证实了该方法具有较好的抗噪性.     

基于MELTAC-N平台的核电厂安全级DCS环网研究与测试

针对工程实践中环网通讯相关问题的处理缺乏理论基础及国产化安全级DCS平台的开发缺乏成熟经验借鉴问题,对基于MELTAC-N平台核电厂安全级DCS环网的软硬件实现进行了研究。提出了安全级DCS环网双环网冗余设计、光切换开关设计等硬件设计方法,以及以RPR协议为基础,采用全数据收发策略的软件设计方法。在CPR1000安全级DCS平台上对安全级DCS环网的可靠性及实时性进行了评价,并进行了容错能力、响应时间及响应时间稳定性测试验证实验。结果表明,基于MELTAC-N平台安全级DCS环网软硬件设计具有较好的容错能力及响应时间稳定性。     

The laboratory simulation of abrasive wear

Abrasive wear has long been recognised as one of the most potentially serious tribological problems facing the operators of many types of plant and machinery; several industrial surveys have indicated that wear by abrasion can be responsible for more than 50% of unscheduled machine and plant stoppages. Locating the operating point of a tribological contact in an appropriate operational ‚map’︁ can provide a useful guide to the likely nature and origins of the surface degradation experienced in use, though care must be exercised in choosing the most suitable parameters for the axes of the plot. Laboratory testing of materials and simulations of machine contacts are carried out for a number of purposes; at one level for the very practical aims of ranking candidate materials or surface hardening treatments in order of their wear resistance, or in an attempt to predict wear lives under field conditions. More fundamentally, tests may be aimed at elucidating the essential physical mechanisms of surface damage and loss, with the longer term aim of building an analytical and predictive model of the wear process itself. In many cases, component surface damage is brought about by the ingress of hard, particulate matter into machine bearing or sealing clearances. These may be running dry although, more usually, a lubricant or service fluid is present at the interface. A number of standardised wear test geometries and procedures have been established for both two- and three-body wear situations, and these are briefly described. Although abrasive wear is often modelled as following an ‚Archard’︁ equation (i.e. a linear increase in material loss with both load and time, and an inverse dependence on specimen hardness) both industrial experience and laboratory tests of particularly lubricated contacts show that this is not always the case: increasing the hardness differential in an abrasively contaminated lubricated pair may not always reduce the rate of damage to the harder surface.     

Limits of topographic measurement by the scanning tunnelling and atomic force microscopes

Parameters describing the topographic character of a surface (height, surface wavelength, slope and curvature) can be derived from equivalent sinusoidal profiles. The response of a surface-measuring instrument may be modelled in terms of instrument parameters such as stylus radius, and scanning range and resolution. The performance of the instrument may then be mapped as a zone in amplitude-wavelength (AW) space to show the sinusoidal profiles it is capable of measuring. In a first-order analysis the STM and AFM are considered as equivalent to contact-stylus instruments with a notional stylus radius equal to the tip radius plus the gap. Comparisons between different instruments and types of instrument are readily made by mapping in AW space. The error arising from convolution of the sinusoidal profile with that of the finite tip may be quantified and plotted as contours in AW space.     

Fractional order nonsingular terminal sliding mode control for flexible spacecraft attitude tracking

This paper investigates a fractional terminal sliding mode control for flexible spacecraft attitude tracking in the presence of inertia uncertainties and extern...     

奥氏体不锈钢表面双辉等离子渗锆的动力学

利用双辉等离子渗金属技术在0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制备了一层均匀、致密、呈良好冶金结合的渗锆合金层,并对1 060℃下的渗锆动力学进行了研究。结果表明:随着距锆合金层表面距离的增加,锆元素的含量呈梯度递减,扩散系数逐渐减小,而扩散激活能逐步增大;在1 060℃采用双辉等离子技术渗锆时,渗锆合金层表层的空位密度为2.945×(1012~1013)cm-2,与相同温度下采用常规渗金属工艺相比,提高了1~2个数量级。     

气化炉三维扫描测量与数据处理

以德士古气化炉耐火砖的内壁蚀损检测设备为基础,对采集到的点云数据做了进一步处理.通过对数据的筛选和剔除,实现了数据点的平滑降噪细化和精简.然后利用点云对整、网格划分和分色显示等方法,最终完成了内壁腐蚀情况的三维建模.重点讨论了点云数据的预处理及后处理的方法,并根据内壁耐火砖的腐蚀阈值,提出了一种气化炉内壁腐蚀区域的识别与分割方法.对耐火砖的腐蚀分析、气化炉的生产与维修提供了可靠依据,并在工程应用中获得了一致认可.