龙门加工中心磁悬浮刚度控制的研究

大型龙门加工中心磁悬浮横梁刚度的要求不同于磁悬浮列车及其它磁悬浮装置的要求,针对其特点提出了可以显著降低悬浮磁铁功耗的电磁永磁混合悬浮技术.为了解决电磁铁线圈中的电流变化对总体刚度的影响,采用双闭环控制系统,即在位置环内引入电流环,构成位置电流双闭环系统.根据机床加工过程的特点以及模糊规则等控制器参数选定的繁琐性,设计出符合机床悬浮横梁要求的遗传算法模糊PID控制器.仿真结果表明,将遗传算法引入模糊PID控制器中可以提高悬浮系统的刚度,满足了机床磁悬浮横梁系统的精度要求;同时遗传算法的优化效果十分显著,使得模糊PID控制器各项参数的确定更具有综合性和科学性.     

龙门移动式数控机床磁悬浮系统的同步控制

文章提出了采用磁悬浮技术来消除龙门移动式数控机床中移动部件与静止导轨之间存在的摩擦。针对外界扰动引起的横梁两端悬浮高度不一致性问题进行研究,采用模糊自整定PID控制策略来抑制横梁的扭斜现象。这种控制方案将两磁悬浮系统的位置偏差信号作为模糊自整定PID控制器的输入,通过反馈补偿控制,实现横梁两端的同步悬浮。仿真结果表明,此控制方案抗干扰性能强,动态过程同步误差小,从而能够较好地满足被控对象对高精度的要求。     

磁悬浮系统模糊PID控制器设计

以五自由度磁悬浮轴承系统为研究对象,介绍了该系统的组成和工作原理,通过分析磁悬浮轴承系统对控制器的要求,针对该系统的开环不稳定和非线性特点,根据模糊控制技术,采用模糊算法和PID控制相结合的方法,通过对系统过渡过程模式的在线识别,对PID参数进行自整定,设计磁悬浮轴承系统的Fuzzy-PID非线性控制器.实验证明,与传统的线性PID控制器相比,模糊PID控制器具有较好的控制性能和动态特性,应用于五自由度主动磁悬浮轴承系统,实现了转子的稳定悬浮和旋转,满足系统的回转精度要求.     

龙门移动式数控加工中心横梁电悬浮高度的H∞控制

针对龙门移动式数控加工中心,论文首先提出了将大型移动部件即移动横梁悬浮起来的设想,实现无摩擦高精度快速定位。然后针对扰动设计了可以提高电磁悬浮气隙高度之刚度的H∞鲁棒控制器。该种方法易于工程实现和构成闭环系统。仿真结果表明,这种控制方案有较好的动态、静态特性及鲁棒性,满足对悬浮高度之高刚度的性能要求。     

磁悬浮减振器的双闭环控制策略研究

研究一种新型的磁悬浮减振器,它采用永磁铁和电磁铁构成混合式磁悬浮系统,利用磁铁间相互的斥力提供悬浮力,实现柔性减振。在系统模型的基础上,针对减振器磁悬浮系统的非线性、存在未建模动态和不确定性、模型不十分精确的特点,提出采用自抗扰控制器作为外环,PID控制器作为内环,构成双闭环反馈控制方案来实现稳定的悬浮、减振和对扰动的抑制。仿真分析和实验研究表明:采用此控制方案的磁悬浮减振器具有很好的动、静态特性和强抗扰性。     

基于反馈线性化的龙门数控机床磁悬浮系统滑模鲁棒控制

针对龙门移动式数控机床中横梁的悬浮刚度进行了研究.在龙门移动式数控机床中,将移动的横梁悬浮起来,可以消除摩擦提高加工精度.为了实现稳定的悬浮,提出了基于反馈线性化的滑模变结构的控制方法.通过反馈线性化的方法将非线性电磁悬浮系统转化为线性系统,然后利用滑模变结构控制方法设计控制器来对整个系统进行鲁棒控制.仿真结果表明,与传统的状态反馈控制方法相比,系统具有很强的抑制扰动的能力和高刚度,能够实现稳定悬浮.     

可控磁路式永磁悬浮系统的模糊鲁棒控制

针对可控磁路式永磁悬浮系统多变量强耦合、非线性等特点,根据模糊PID控制器的设计思想,设计了一种基于鲁棒控制的模糊鲁棒控制器,可以在线调整控制器各参数。将该控制器与原鲁棒控制器进行仿真分析对比,结果表明该控制器可以使系统具有良好的鲁棒稳定性,实现系统对位移信号的跟踪和对外部扰动的抑制,适应被控对象的非线性和时变性,满足该悬浮系统的性能要求,与鲁棒控制器相比提高了系统的动态性能。     

机床横梁悬浮系统的反演自适应动态滑模变结构控制研究

在龙门数控加工中心移动横梁磁悬浮系统中,刀具切削工件过程中磁悬浮系统所受到扰动和系统自身参数的时变性对悬浮高度有影响。为了实现悬浮高度的精确控制,设计了控制悬浮高度的反演自适应动态滑模控制器,该控制器可有效削弱系统抖振并保持悬浮高度的稳定性;引入自适应控制策略,大大改进了滑模控制对不确定性系统参数的控制能力。仿真结果表明:该控制器具有很强的抗扰性,并使系统具有较高刚度,实现了稳定悬浮。     

磁悬浮永磁直线电动机悬浮系统模糊 PID控制器的设计

为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组,可以实现推力与悬浮力的解耦,进而实现对电动机悬浮子系统的独立控制.针对悬浮子系统为非线性被控对象以及存在不确定性未知扰动的特性,设计模糊PID控制器,并将其应用到悬浮子系统位移环中,以满足悬浮系统控制高精度、高鲁棒性的要求.仿真结果表明:该控制器能起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性.     

数控机床进给用磁悬浮系统的积分滑模控制

针对龙门数控机床移动部件与静止导轨存在的摩擦问题,提出了应用磁悬浮技术实现零摩擦驱动的控制方案.根据所建立的横梁磁悬浮系统的数学模型,应用基于微分几何的反馈线性化方法将非线性的电磁悬浮系统转化为线性系统,然后利用积分滑模控制器来对整个系统进行鲁棒控制.仿真研究结果表明,与传统控制方法相比,系统具有很强的抗扰性和较高的刚度,横梁能够实现无摩擦稳定悬浮.