液压伺服系统的动态摩擦补偿研究

摩擦力是液压伺服系统低速性能的主要影响因素,其造成系统的低速跟踪精度和定位精度的降低.该文对阀控非对称液压缸位置控制系统进行分析并在建立摩擦力的LuGre模型基础上,提出一种基于该模型的动态摩擦补偿.最后应用实验证明了该方法的有效性.     

电动舵机伺服系统非线性辨识及补偿

为提高电动舵机伺服系统的跟踪精度,提出了辨识、测试它的摩擦和间隙非线性及对其进行补偿的方法.针对位置和速度双闭环控制的电动舵机伺服系统,建立了基于LuGre摩擦和迟滞间隙的数学模型;依据模型采用前馈补偿方法对系统中的摩擦进行补偿,同时采用逆模型方法对系统中的间隙进行补偿控制.实验显示,对于幅值为1°,频率为2.5Hz的给定正弦信号,补偿后系统的最大位置跟踪误差由原来的0.166°减小到了0.096°,最大速度跟踪误差由原来的2.723 r/min减小到了0.393 r/min.结果表明,本文提出的辨识测试方法能够精确地获得摩擦和间隙模型,基于该模型的补偿能够有效地提高电动舵机伺服系统的跟踪精度.     

基于LuGre模型的自适应摩擦补偿

为提高开放式伺服系统的动态性能,使其具有良好的适应能力,提出一种基于LuGre模型的自适应摩擦补偿方法.建立开放式伺服系统的动力学模型,并通过LuGre模型来描述系统的摩擦特性.考虑到摩擦模型的参数会随系统变化而发生改变,采用Backstepping方法设计自适应摩擦补偿控制器,并采用Lyapunov定理证明系统的全局渐进稳定性.通过可编程多轴控制器(Programmable multi-axis controller,PMAC)编写伺服算法实现该自适应摩擦补偿方案,并通过试验验证该方案的有效性.试验结果表明:与传统的速度加速前馈补偿相比,该自适应摩擦补偿方案在正弦运动作为输入信号时,其跟踪误差由±40 μn降低到±7 μm.采用该补偿方案能有效地抑制摩擦干扰对伺服系统的不利影响,为提高伺服系统的动态跟踪性能奠定基础.     

滚珠丝杆安装方式的研究

随着数控机床向高速高精度发展的趋势，滚珠丝杆作为数控机床关键功能部件之一，其安装要求也相应提高，以确保其传动精度。本文结合生产实践，采用一种预拉伸结构，使丝杆在温度升高的情况下满足了工作要求。经多年来数控机床的实际应用，结构合理，性能良好。     

机械式光栅拼接稳定性全闭环控制技术研究

激光惯性约束聚变对机械式拼接光栅的稳定性提出更高的要求,采用全闭环控制技术实现光栅拼接的高稳定性。为提高光栅装置的拼接精度,分析柔性机构的运动性能,从理论上推导精确的拼接机构运动控制算法;以电容微位移传感器作为反馈元件,研究动光栅位姿监测算法,实现动光栅位姿的实时监测。综合应用拼接机构运动控制算法和光栅位姿监测算法,实现光栅拼接稳定性的单神经元自校正PID全闭环控制;设计了光学检测系统,进行光栅拼接试验,并测试拼接装置的运动精度和稳定性,评估光栅拼接稳定性全闭环控制技术的可行性。试验结果表明拼接机构定位精度为0.2μrad/步(转动)、10 nm/步(平动),转动稳定精度小于1.2μrad/30 min、平动小于24 nm/30 min(平动),满足光栅拼接任务的要求。     

温度变化下的伺服系统非线性摩擦建模

针对机械伺服系统因温度变化产生的非线性摩擦变化,提出了一种反映温度因素的摩擦建模方法来实现对伺服系统的摩擦补偿。首先,分析了温度和摩擦的关系,并结合修正黏性摩擦的LuGre模型,讨论了该模型各参数与温度之间的关系。利用单隐层BP神经网络描述了随温度变化的各个参数,并确定了神经网络的输入、输出以及传递函数。然后,通过神经网络训练获得神经网络参数,从而得到与温度相关的摩擦模型。最后,改变运行条件,验证了提出的模型对摩擦的估计能力。建立的摩擦模型在不同运行条件、不同温度状态下的最大相对估计偏差小于2.5%,表明其能很好地估计系统摩擦力矩,满足高精度摩擦补偿。     

基于LuGre摩擦模型前馈补偿的模糊PID控制系统设计

牙科CT在拍摄X光片时,牙科CT转台需要低速运转。在低速运转时摩擦带来的非线性最严重,为解决非线性摩擦,提出将摩擦模型前馈补偿与模糊PID结合实现对转台的控制。摩擦模型选用LuGre,并对摩擦模型参数离线辨识,确定出牙科CT转台的摩擦模型,在Simulink软件中分别对摩擦模型和模糊PID控制器进行封装建模,搭建了基于LuGre摩擦模型前馈补偿的模糊PID控制系统。通过仿真验证了采用该控制系统避免了位置跟踪平顶、速度跟踪过零时出现‘死区’等缺陷,并且跟踪误差很小、响应快,稳态稳定。通过实验验证了采用摩擦模型前馈补偿的模糊PID控制系统定位精度高,证明该控制系统的设计能很好地解决低速运转时摩擦带来的非线性问题。     

半闭环伺服系统间隙补偿方法研究

本文针对数控机床半闭环直线进给伺服系统存在传动间隙,严重影响机床精度的问题,提出基于速度前馈控制的间隙补偿方法,控制伺服电机通过先加速后减速的运动过程补偿传动间隙。建立传动间隙模型,测量传动间隙,计算间隙补偿运动过程的参数,并以之作为间隙补偿值;采用反推法,根据伺服系统前向传递函数推导出速度前馈控制函数,保证间隙补偿值无延时、无差别复现到伺服系统输出端,补偿传动间隙。最后通过仿真分析,验证了基于速度前馈控制的间隙补偿方法的有效性。     

基于ARM的高精度全闭环时栅数控转台

为了提高数控回转工作台的控制精度,利用高精度时栅角位移传感器作为测角元件,实时测出转台的实际角位移并将其作为反馈信号,以ARM处理器做为数控系统的核心器件,实现了全闭环的转台数控系统。该系统通过机械传动比细分的方法,解决了在步进电动机步距角细分不足的情况下,实现高精度控制。实验证明该系统具有运行稳定,定位精度高等优点,在机加工领域有较好的应用前景。     

基于模糊RBF神经网络动态摩擦分块补偿的机器人数字鲁棒滑模控制算法

结合非线性、强耦合的机器人动力学模型,提出了采用3个模糊RBF神经网络对机器人中的不确定项——LuGre动态摩擦进行分块补偿的机器人数字鲁棒滑模控制算法,在线自适应训练非线性动态摩擦项的参数,并分析了该算法的Lyapunov稳定性。通过在二自由度机器人上的仿真,证明了该算法具有高精度、高可靠性、高品质、稳定、强鲁棒性等特点。同时发现了该机器人的摩擦模型中存在类菱形吸引子等非线性动力学现象。     

滚珠丝杆螺母副的调节安装和防护

介绍滚珠丝杆螺母副轴向间隙的消除方法、合理的安装结构和有效的防护装置。     

基于动态模型纺织机器滚珠丝杆机构振动特性研究

针对纺织机器滚珠丝杆机构振动问题,建立滚珠丝杆传动机构的动态振动模型,研究了预加载荷、工作台质量、扭转刚度、等效轴向刚度及滚珠螺母的轴向刚度和滚珠丝杆质量对滚珠丝杆传动系统振动特性的影响,以振动加速度为表征形式。研究结果表明,随着预加载荷、扭转刚度、等效轴向刚度、滚珠螺母轴向刚度增加及工作台质量、滚珠丝杆质量减小,滚珠丝杆的振动加速度峰值频率逐渐增加;随着预加载荷、滚珠螺母轴向刚度增加及工作台质量、滚珠丝杆质量减小,振动加速度峰值逐渐增加;随着扭转刚度增加,振动加速度峰值呈现先减小后增加再减小的趋势;随着等效轴向刚度增加,振动加速度峰值呈现先减小后增加再减小的趋势;随着预加载荷增加,滚珠丝杆的传递功率逐渐增加。     

基于LuGre模型实现精密伺服转台摩擦参数辨识及补偿

为降低摩擦对光学精密伺服转台速度跟踪精度的影响,提出了基于LuGre模型的转台摩擦参数辨识和补偿方法.首先,分析转台在自由减速过程中的速度过零现象,采用遗传算法拟合减速曲线从而获得转台摩擦参数和转动惯量;然后,通过仿真实验验证辨识方法;最后,利用辨识得到的参数计算摩擦补偿并叠加到转台速度伺服系统.实际实验系统的数据更新...     

基于修正黏性摩擦LuGre模型的比例多路阀摩擦补偿

为减小摩擦对比例多路阀性能的影响,提出基于修正黏性摩擦LuGre模型的比例多路阀摩擦特性分析、模型参数辨识以及摩擦补偿方法。通过实验测试间接得出摩擦数据,运用数据拟合方法辨识出修正黏性摩擦LuGre模型的静态和动态参数。基于辨识参数设计出修正黏性摩擦LuGre模型摩擦状态观测器,将观测器摩擦信号输出量反馈到控制模型输入端,减小摩擦对比例多路阀性能的不良影响。仿真结果表明,基于辨识参数的修正黏性摩擦LuGre模型摩擦补偿方法可提高比例多路阀的位置跟踪精度。     

齿轮测量中心的全闭环系统设计

齿轮测量中心要求具有测量精度高、测量速度快、重复性好、操作简单、安全可靠等特点。文中采用运动控制器作为控制单元,交流伺服驱动器作为驱动机构,伺服电机作为执行机构,光栅及电感作为精密传感,数据采集卡作为位移检测及数据采集,微型计算机通过VC++编程作为上位控制、数据处理及界面显示,从而实现齿轮测量中心的全闭环交流伺服运动控制系统。     

基于改进Dahl模型的进给伺服系统摩擦特性与补偿研究

针对进给伺服系统存在非线性摩擦的问题,介绍了一种改进的Dahl模型,该模型改善了Dahl模型的稳定性且能描述滞-滑现象。基于该模型建立了考虑摩擦的系统综合数学模型,分析了摩擦对系统性能的影响;同时,对系统采用固定摩擦补偿,并利用遗传算法对摩擦参数进行了辨识。结果表明,改进的Dahl模型摩擦补偿有效地消除了系统因摩擦而产生的死区、平顶等不良现象,提高了系统的运动精度和定位精度。     

硅微电容式加速度计的闭环控制技术研究

论述了闭环控制的原理,即通过静电力反馈来实现平衡控制。并通过计算保证了闭环控制系统的稳定性。可见,闭环工作下的电容式加速度计的稳定性、精度和线性度等都得到了提高。     

基于PLC摩擦焊压力闭环控制系统的设计

设计连续驱动摩擦焊机液压加压控制系统,采用电液比例控制技术,用PLC实现加压系统压力PID闭环控制。该系统具有较强的抗干扰性和良好的可靠性,是一种适合实际生产的摩擦焊压力控制系统。     

基于交流伺服系统和PLC控制的吸丝成型装置

论述了伺服系统的基本结构、工作过程和控制原理.整个伺服系统的软件控制由德国西门子公司的PLC来实现和完成.