提升装置液压控制系统浅析

简要阐述提升装置液压系统组成及采用力-位置反馈控制思想实现工件的移动和定位.     

非球面数控研抛力-位-姿解耦控制研究

为解决自动研抛系统中研抛力-研抛头位置-研抛头姿态之间的耦合问题,提高非球面表面的研抛质量,提出一种基于磁流变力矩伺服装置(Magnetorheologicalfluidtorque servo,MRT)的力-位-姿解耦控制方法,并对该方法的原理和模型进行理论和试验研究.通过分析自动研抛系统中力-位-姿之间的耦合机理,以Preston方程和Hertz接触理论为基础,建立力-位-姿耦合模型,探讨基于MRT的力-位-姿解耦原理,推导出基于MRT的研抛力控制模型和数控机床转速控制模型,研制相应的试验系统,并通过研抛试验得到表面粗糙度Ra≤0.030μm的镜面表面和均匀的材料去除率.研究结果表明,基于MRT的力-位-姿解耦控制方法,能够有效地解决研抛系统中力-位-姿耦合难题,是实现非球面高精度、高效率、低成本数控研抛的一条新途径.     

颞骨手术虚拟触感装置设计及其运动学分析

针对现有颞骨手术术前培训手段存在的问题,设计了一种具有结构简单、位姿解耦、自重平衡特点的5自由度力反馈触感装置。其采用水平放置的平行四边形结构,使得前后和左右两个位置自由度均满足重力平衡;对于后3个姿态自由度,采用驱动电机补偿的方式实现了完全重力补偿,进而实现了整个触感装置完全重力平衡;在触感装置结构设计的基础上对触感装置开展了工作空间分析,针对触感装置的运动学模型问题,基于旋量法建立了触感装置的正逆运动学模型;利用该模型,通过推导其末端雅可比矩阵,建立了速度模型;最后,通过Matlab对机构的条件数进行了分析计算,对机构灵活性进行了评价。研究结果表明:所设计的机构满足工作空间需求,其灵活性较好、精度较高,验证了触感装置机构设计的合理性。     

PWM阀控单端封闭气缸系统的工作

本文给出了高速开关阀阀控气缸系统的单端封闭PWM开关控制的两种工作模式,一种是通过对一定压力气源的PWM断续控制,改变系统的阶跃响应时间,气缸活塞的位移只能通过改变压差调节;另一种是通过气源和大气的PWM交替接入控制,实现占空比一位移/压力或压差一位移/压力比例控制.根据系统的传递函数模型运用仿真的方法得到了动态及静态特性,在此基础上提出单端封闭的阀控气缸系统控制方法,在所搭建装置上进行的实验表明:装置可实现单端封闭气缸活塞位置的PWM定位控制,验证了所提出方法的可行性,为今后高速开关阀的PWM气动位置/压力控制系统构建提供了理论分析和设计基础.     

主动柔顺抛磨力在协作机器人的控制方法

提出了一种基于主动柔顺的机器人抛磨力控制方法,该力反馈末端执行器将被安装到ur协作机器人末端法兰的集成单元中。基于主动柔性装置的力/位混合控制策略,提出了抛磨系统控制装置控制机器人的位置并控制位置控制。通过集成一个力传感器,测量抛磨力并反馈给控制器,根据抛磨的预先计划要求对其进行调节。协作机器人末端执行器具有抛磨头,机器人控制器的力控算法操作抛磨头,从而实现恒力抛磨,以提供抛磨工具的柔度。在建模分析之后,使用复合非线性反馈控制算法来改善协作机器人本体的力控动态瞬时反映效果。经过实验表明,基于主动柔顺的机器人抛磨力控制算法可以有效的跟踪和补偿力和位置数据,具有较好的减振效果和显著的力跟踪效果。     

电液位置速度复合伺服系统控制策略

在电液伺服控制系统的许多实际应用场合,如塑料注塑机、压力机等成型机械,不仅要求较高的位置控制精度,还要求能够控制执行器运动过程的速度,以减小冲击,提高产品质量和生产效率.针对电液伺服系统速度/位置复合控制的要求,考虑力负载对位置控制精度的影响,提出带负载力补偿的速度前馈和位置反馈复合控制策略.导出速度前馈控制量计算模型,该模型能够反映实际负载大小和给定速度的要求;设计位移和速度给定信号发生器,实现了速度前馈控制和位置反馈控制的无扰切换;采用试验和数据拟合的方法,得出负载力补偿量计算公式.仿真和试验研究表明,采用所提出的控制策略,实现了速度和位置的同时控制,在不同负载下,对于不同的期望速度,不需要调节控制器参数,无论正向还是反向运行,都可以获得较好的控制性能.     

基于速度-加速度时滞反馈的振动主动控制

在振动主动控制中,基于加速度测量信号,并考虑滤波器群时延引入的时滞,研究了一种时滞控制器设计方法。采用等维方法和状态导数反馈思想,提出一种速度-加速度时滞反馈控制器的设计方法。该控制器不含位移信号,可省去两次数值积分和去直流分量、趋势项这两个过程,并可避免由两次数值积分带来的累积误差。以粘帖有压电陶瓷和加速度传感器的智能梁为控制对象,采用该控制器控制其自由振动,并与速度-加速度反馈控制效果进行比较。仿真结果表明,当采用速度-加速度反馈直接控制时滞系统时,若时滞超出其稳定区间,该方法失效,而速度-加速度时滞反馈控制方法则具有良好的控制效果。     

一种电液伺服作动器在主-主工作模式下的力纷争振荡均衡方法

针对电传飞控系统舵面电液伺服作动器采用主-主工作模式带来的力纷争振荡,导致舵面疲劳,影响飞行安全的问题,提出了一种基于压力和位置双重反馈补偿的力纷争均衡控制方法.该方法通过对舵面两端的两个作动器收缩腔和伸出腔压差的比较生成压力补偿值;采用比例积分控制器,根据两个作动器之间的压力差与舵面扭转变形的比例关系将压力转化成位置进行补偿;利用积分控制对高比例增益出现的振荡和超调进行修正,消除稳态误差.再通过舵面两端的两个作动器位置传感器测得的实际位置进行比较,生成位置修正值,用来均衡两侧作动器的位置差,减少舵面两个作动器之间的方位误差,实现力纷争均衡.建立了作动器-舵面的数学模型,对均衡控制中的比例积分控制增益进行了仿真.通过物理试验平台(铁鸟)对力纷争均衡控制进行了验证,试验结果表明,力纷争均衡控制将两个作动器之间的压差从400 Psi降至190 Psi,降低了52％,均衡方法可有效降低力纷争.     

数字力平衡式测量装置研究

本文介绍一种新型力平衡式测量装置,建立它的数学模型,并研究了其主要特点。该装置以三态传感器检测机械可动部分的状态,以搜索判断方法进行反馈控制,用微机构成数字随动系统。原理实验结果和文章的分析表明,该装置仅用开关式传感器和12位D/A 转换器,就能获得2~(-16)满度值的分辨率和与之相当的精度;如果作为电子天平使用,既可避免传统的高分辨率A/D 转换和复杂的电路,又能方便地进行功能扩展。     

工业机器人轨迹精度力-位置复合补偿方法

工业机器人关节刚度较低,在外负载干扰下加工精度较低,阻碍机器人在加工系统中的进一步推广和应用。为解决该问题,提出一种力前馈控制-位置反馈控制复合补偿方法,其中力前馈控制可超前补偿由外部负载力引起的位置偏差,位置反馈部分用于补偿机器人内部因素导致的位置偏差。利用六维力传感器和激光跟踪仪构建了轨迹误差在线补偿闭环控制系统,进行轨迹精度在线补偿试验,验证该方法的轨迹误差补偿效果。综合考虑机器人因内部参数和外部环境因素引起的误差,提高机器人的轨迹精度,能够实现机器人的精准控制。试验结果表明,该方法具有较强的鲁棒性,在外负载下依然可保持较高的轨迹跟踪精度,200 N冲击载荷下路径轨迹误差峰值为0.082 mm,稳态误差为0.047 mm,为复杂工况下高精度机器人加工奠定了基础。