基于驱控一体的伺服压力机控制系统研究

针对曲柄伺服压力机工作行程中,冲头滑块对电机轴等效转动惯量变化的问题,对伺服压力机电流环、速度环比例—积分(PI)控制器控制参数整定方法进行了研究。对曲柄滑块机构进行了运动学分析,确定了曲柄转角与滑块等效转动惯量之间的函数关系;提出了一种基于固高科技GTSD14系列智能驱动器的PI参数分段控制方法;在单个行程内根据曲柄处于不同位置区间时相对应的转动惯量,确定了控制器PI参数,以提升系统速度环、位置环的跟随性能;搭建了实验平台,以带有不同配重的伺服电机为对象进行了模拟实验。实验及研究结果表明:当系统实际惯量与控制器PI参数不匹配时,系统可以在线调整PI参数,使得电机速度环、位置环的跟随能力得到改善,从而验证了随着各段转动惯量变化而实时整定PI参数的可行性。     

基于转动惯量的异步电机参数自整定系统研究

针对异步电机控制系统负载转动惯量变化对控制性能影响较大的问题,从异步电机数学模型出发,对异步电机系统转动惯量辨识和控制参数自整定进行了研究。通过合理的假设和简化,建立了双闭环级联结构速度环PI控制器参数与系统转动惯量的联系,提出一种基于转动惯量的参数自整定系统。利用Matlab/Simulink软件和d SPACE设备搭建半实物联合仿真平台,对电机系统负载转矩变化、转动惯量变化的动态稳态响应进行了测试。研究结果表明,该系统能够依据转动惯量辨识结果自动整定控制参数,拓宽参数选择范围,提高系统动态响应速度,抑制稳态波动,优化负载转动惯量频繁变化电机系统的控制性能。     

PI自整定永磁伺服系统转动惯量的辨识研究

针对永磁同步电机伺服系统中转动惯量变化问题,设计了一种带PI参数自整定的永磁同步电机转动惯量辨识系统,并提出了一种基于电机机械方程的转动惯量辨识方法。在系统匀加速阶段以相同时间间隔的速度为参量,计算出电机匀加速阶段的加速度,利用加速度与转动惯量的关系,由机械方程解调出电机转动惯量。以转动惯量为基准,利用速度环带零点Ⅱ型系统对PI参数进行补偿,并将此方法与传统PI控制方法在同一环境中进行仿真实验。研究结果表明,带转动惯量辨识PI自整定控制器的系统与传统PI控制器系统相比,启动无超调,且速度误差率降低0.16%左右。该方法具有更好的动静态性能,能够广泛应用于高精密数控系统,为解决转动惯量变化问题提供依据。     

未知负载转矩下机械臂关节参数在线辨识及控制参数在线研究

机械臂运行过程中,关节伺服系统的负载转动惯量和阻尼系数呈现时变特性,现有方法在未知负载转矩的情况下无法完成转动惯量和阻尼系数同时辨识。提出一种基于离散模型参考自适应算法在线同时辨识负载转动惯量和阻尼系数的方法,通过对关节伺服系统电机的机械方程离散化得到含有转动惯量和阻尼系数的模型自适应参考模型,采用朗道离散时间递推参数辨识机制推导模型自适应率进行参数辨识;利用参数辨识结果和设定的误差阈值在线优化控制参数。此方法能在线同时辨识转动惯量和阻尼系数并根据辨识结果优化速度环PI控制器参数值,提高速度的动态响应性能。仿真结果证明了参数辨识方法和控制器参数在线优化方法的有效性。     

基于机械臂位姿变换的柔性负载伺服驱动系统控制策略

伺服驱动系统的柔性负载端转动惯量等参数随柔性机械臂位姿变化而变化,进而影响伺服驱动系统电动机输出端转速。为降低电动机输出端速度波动,采用极点配置的方法设计伺服驱动系统转速环PI控制器参数,该参数的选择随柔性机械臂位姿变化而变化,从而使伺服驱动系统在不同位姿下获得良好的动态响应特性,避免机械谐振发生。首先根据连续体振动理论和拉格朗日原理建立了柔性负载伺服驱动系统动力学模型,并通过状态方程求得电动机转速到柔性负载驱动转矩的传递函数。将变参数PI控制策略应用于伺服驱动系统转速环控制中,分析了柔性负载对转速环的控制特性的影响,采用极点配置的方法设计控制器参数。接下来分别采用相同幅值、相同阻尼系数、相同实部3种极点配置策略设计控制器参数。讨论了这 3 种极点配置策略不同参数对系统谐振峰值、谐振频率和带宽的影响。最后通过数值仿真分析表明:伺服驱动系统等效柔性负载参数与机械臂的位姿有关;柔性负载回转半径、转动惯量较大的情况,不适宜使用相同实部的极点配置方法,但其余两种方法可通过适当选择参数使电动机输出转速波动程度减小。     

基于遗传算法的模型辨识及不对称优化自校正PID控制

对模型类型已知,但参数变化的对象,提出一种改进的遗传算法来在线辨识模型的参数,用不对称优化法在线调整的ＰＩＤ控制器的参数,实现ＰＩＤ自校正控制。算法根据系统跟踪误差改变辨识精度,从而大大减少了辨识计算量;用保留收敛值二次取种的方法来预测遗传算法的早收敛问题,提高了搜索的精度与速度,防止辨识时出现死循环。仿真表明,该控制器对于变参数对象可获得满意的控制效果。     

基于遗传算法的模型辩识及不对称优化自校正PID控制

对模型类型已知，但参数变化的对象，提出一种改进的遗传算法来在线辨识模型的参数，用不对称优化法在线调整ＰＩＤ 控制器的参数，实现ＰＩＤ 自校正控制。算法根据系统跟踪误差改变辨识精度，从而大大减少了辨识计算量；用保留收敛值二次取种的方法来预防遗传算法的早收敛问题，提高了搜索的精度与速度，防止辨识时出现死循环。仿真表明，该控制器对于变参数对象可获得满意的控制效果     

基于MRAI的伺服系统转动惯量辨识及改进研究

针对伺服系统控制参数自整定所需转动惯量参数的辨识问题,对基于模型参考自适应辨识(MRAI)思想的转动惯量辨识方法进行了研究。根据离散递推辨识机制构建了自适应辨识律,并通过分析辨识增益大小对惯量辨识响应的影响,提出了一种辨识增益自适应调整的改进算法;基于惯量辨识结果评价标准,建立了分段函数以实现辨识增益的动态调整;在仿真模型和实际系统中对不同辨识增益对惯量辨识的影响进行了对比测试。研究结果表明:改进的惯量辨识方法可以解决惯量辨识响应快速性和稳定性的矛盾,能够快速跟踪系统转动惯量的变化,可用于伺服控制参数的自整定。     

基于ESO+RLS的EMA速度环自适应控制

针对机电作动器(EMA)工作过程中伺服性能受内外干扰影响严重的问题,提出了一种速度环自适应控制策略。该控制策略采用扩展状态观测器(ESO)对系统扰动进行估计和前馈补偿。在此基础上,考虑到该ESO的扰动估计性能对电机转子磁链敏感且EMA系统实际工作过程中转子磁链易受温度影响而摄动的情况,使用递推最小二乘法(RLS)对转子磁链进行辨识。最后利用转子磁链的辨识值自动校正ESO的参数,从而设计出速度环自适应控制器。通过仿真分析,对所设计的EMA速度环自适应控制器的可行性和有效性进行验证,仿真结果表明该方法有效可行。     

并联机构主模块伺服系统参数辨识与整定

研究一种小型可重构并联机构主模块伺服系统参数辨识与整定方法。首先导出外移动副驱动,含平行四边形支链结构的位置、速度及加速度逆解模型,并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型。在此基础上,提出辨识该类伺服系统参数的一种方法。该方法采用变频三角波输入,克服了伪随机二位式序列信号幅值变化大,易造成对伺服电动机冲击,引起其速度环开环等问题,且通过附加惯性负载,可将包括伺服系统转动惯量在内的所有参数辨识出来。进而,以超调量和上升时间为优化目标,考虑随位姿变化的极限负载,对伺服系统控制器参数进行了整定,给出了伺服系统控制器参数的范围。最后,试验验证了该方法的有效性和正确性。     

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.