高精度时栅转台控制系统设计（英文）

为了提高时栅转台控制系统的位置检测精度,提出了一种以卡尔曼滤波和PI控制融合的控制方法,并在此基础上设计了高精度伺服控制系统。该方法利用卡尔曼滤波预测实现PI控制器的参数预测自适应整定,控制系统以则采用以电流环作为内环、位置环为外环的双闭环控制结构和时栅传感器为转台位移反馈部件,同时,以ARM(LPC2124)为控制核心,结合电源电路、SP3232串口通信等硬件电路实现卡尔曼滤波和PI控制相融合的控制方法。经实验测试,设计的时栅转台伺服系统具有运动稳定可靠性,位置检测精度在-0. 8″～1. 2″范围内,满足高精度时栅转台控制系统的精度要求。     

基于双闭环结构的线切割机自动分度加工控制系统研究与设计

针对时栅产品化过程中普通线切割机加工回转分度精度不足,人工操作效率低的问题,提出了利用自制的时栅分度转台结合嵌入式系统技术,研究并开发了一套线切割机自动分度加工控制系统。该系统以双微控制器为基础,形成双闭环控制结构。局部闭环实现加工系统的自动分度定位,而系统闭环实现整个系统按工序自动分度和自动加工。实际应用表明,该控制系统不仅能够完成高精度分度加工,而且能够实现无人值守自动加工,大大提高生产效率,降低生产成本。     

时栅传感器在铣床数控改造中的应用

为了实现对普通铣床的数控化改造,采用时栅传感器作为位置反馈传感器,通过以ARM为微处理器的嵌入式系统实现对铣床的运动轴进行闭环控制.并为铣床的工作台增加了一个内部安装有圆时栅的数控转台.论文介绍了改造过程以及利用数控转台加工直线、圆弧和椭圆的方法,并对其加工误差进行了分析.实践证明,改造后的铣床数控系统不仅提高了加工精度和效率,而且还提高了加工的灵活性.新型的时栅传感器为企业技术改造和数控加工系统的生产提供了一种高精度、低成本的解决途径.     

基于时栅的双回转工作台设计

根据X射线衍射仪中测角仪的原理,设计出一种基于时栅技术的双回转工作台。该转台的两轴分别由两台步进电机驱动,通过控制两台步进电机的转速,使双轴以不同的角速度比进行联动,其中包括衍射仪所需的θ-2θ联动,这不仅能够满足衍射仪中测角仪的基本功能,其结构采用的同心同轴结构设计还能实现双转台各自独立回转的功能。     

基于模糊PID算法的高精度转台控制系统研究

以高精度转台控制系统为研究对象,围绕其控制框架与策略,提出基于模糊PID的直接闭环控制方法。建立步进电机模糊PID控制模型,对系统进行MATLAB仿真分析,验证了模糊PID控制在步进电机直接闭环控制系统中的优越性;为了解决传统控制方式中步进电机丢步、转台启动抖动和运行漂移等问题,以绝对光栅尺位置误差和误差率作为输入量进行了闭环模糊PID控制,进一步减小了误差。实验结果表明:该方法在提高回转定位精度方面具有显著的优势,同时保证了系统的可靠性。     

直线时栅位移传感器正交激励信号源设计

时栅激励信号质量直接影响时栅磁场运动匀速性,进而决定时栅位移测量精度,因而研究高精度时栅激励信号源对于提高时栅传感器测量精度具有重要意义。针对直线时栅传感器对正交激励信号高质量的要求,采用直接频率合成技术设计满足要求的正交激励信号源。并且设计了一种有源带通滤波器用来消除干扰,提高信号质量。设计的正交激励信号具有幅值和频率可任意调节,并且具有精度较高,设计简单方便的特点。通过FPGA芯片将时栅传感器激励信号源与信号处理电路的一体化设计,最大限度地缩小时栅信号处理电路体积,并提高工作可靠性。仿真和实验结果证明了设计的有效性。这种设计方法可广泛应用于许多需要高质量激励信号的应用场合。     

大惯量快速定位转台设计

介绍特定功能转台装置的设计过程,包括转台控制方案以及结构形式的确定。同时利用MATLAB对其控制方案进行了验证,仿真结果为控制参数的确定和电机等电器元件的选型提供了依据。     

光电头盔性能测试转台控制系统的设计及关键技术研究

光电头盔性能测试系统主要用于头盔瞄准系统的地面测试。以该系统为研究对象,结合其应用,明确以位置控制为核心的功能指标,提出硬件采用上下位机的结构模式。根据其功能需求,基于模块化设计思想,设计了模块化的控制系统层次结构。为了提高控制系统的定位精度,减少机械误差的影响,提出误差的分段软件补偿方法。对于用户单位与指令单位转换过程中出现的精度损失,采用四舍五入的处理方法,降低了误差出现的概率。通过原点开关定位与Z脉冲的双重寻零,可以获得高精度的原点定位。采用管理层与执行层分离的设计方法可以实现用户的系统定制。现场的实际测试表明:该系统运行定位稳定可靠,功能完善,安全性高,达到了预期效果。     

高精度多工位转台的研制

如今国内转台重复定位精度较低,而且质量较重,载荷较小,这给小型化、机动性带来非常大的困难,针对这一问题文章采用了推力气缸锥形销定位方案,研究了一种高效高精度的加工操作转台,该转台能够实现高精度控制,具有多个工位可以进行加工,以完成不同加工位置、不同加工工序或不同加工位置同步加工的功能.     

平面线圈型直线时栅参数优化方法的研究

提出了一种基于非线性规划遗传算法的平面线圈型直线时栅位移传感器结构参数的优化方法,与传统枚举法相比该方法在优化效率和效果上都有大幅度的提高。通过建立基于非线性规划遗传算法的数学模型对传感器参数进行优化,根据优化结果建立传感器物理模型进行仿真,并设计传感器样机进行实验。与枚举法优化结果相比较：优化效率提高了65%,谐波畸变率降低了10倍。在240 mm的量程范围内,测量精度达到0.8 μm。结果表明了该优化方法的可行性,优化后的传感器从结构上抑制了原始误差,实现了高精度测量。     

齿槽等分性对时栅位移传感器的精度影响分析

时栅位移传感器主要采用线切割加工的工艺手段实现产品定子和转子的齿槽加工.线切割加工的精度受限于机床自身精度、钼丝实时补偿能力和切削液纯净度等诸多因素,齿槽等分性精度在一定程度上影响着传感器的最终精度.提出采用精密插齿工艺制备时栅位移传感器,以克服线切割加工齿槽等分性差的问题,并通过开展齿槽等分性对比试验和精度实验进行了齿槽等分性对时栅位移传感器精度影响的分析.实验表明采用插齿工艺的传感器其误差曲线对极间一致性更好,而且误差较同等参数线切割下的减小20％左右.     

直线式时栅位移传感器的动态测量与频谱分析

针对直线式时栅位移传感器的结构特点,提出了动态测量的主要误差源。采用光栅尺作为母仪,直线式时栅位移传感器空间位置为光栅的测量值,将光栅测量值与直线式时栅位移传感器的预测值进行比较,从而得到动态测量的误差值。对误差值进行数据的截断和采样、异常数据剔除,然后对误差值进行幅值谱和相位谱分析,采用误差分离和谐波修正,研制高精度的直线式时栅位移传感器。     

基于ANSOFT有限元仿真的变耦合系数型时栅结构优化设计(英文)

为了提高变耦合系数型时栅感应信号的强度,选取其转齿和定齿间气隙宽度(A),定子齿宽(B),转子与定子齿宽比(C)和齿厚度(D)4个参数,采用水平正交表L16(45)采集16种不同参数组合的感应信号强度,对电磁仿真求解结果进行极差分析和方差分析。结果表明:最优结构参数组合A～D分别为0.300mm、1.500mm、4∶1、3.000mm,优化后感应信号强度提高16.1%;各参数影响信号顺序为:A>C>B>D,且A、C显著影响信号.该方法具有较强的工程实用价值。     

基于时序驱动的静态光场式时栅传感方法研究

提出了一种用时序驱动光敏元构成匀速扫描坐标系的方法,实现了将被测物体空间位移的测量转换为对时间差的测量。根据时栅相对运动双坐标系的转换原理,将线阵CCD的光敏元视为匀速扫描坐标系,两个空间上并排,时序上互相错开的线阵CCD为静止坐标系,则同一被测对象在两个CCD上输出电信号的时间差的变化量与扫描速度的乘积,即为所测位移的大小,并可以判断位移的方向。用雷尼绍激光干涉仪对所研制的CCD时栅传感器进行校准,在有效测量范围(600.05 mm)内,经过修正后的测量误差控制在±2 μm以内,实现了在光学领域应用时间测量空间的思想。     

高精度转台低速特性分析与神经网络预测控制器设计

高精度转台低速特性是转台设计的主要技术指标,低速特性的研究必须建立准确的框架动力学模型并分析出影响低速特性的关键因素,在此基础上采用PID控制器加神经网络模型的预测控制器对转台低速运行时的非线性干扰进行抑制。通过试验证明低速状态下神经网络预测控制器运行的有效性。     

QF3512K型转台式抛丸清理机设计

利用抛丸机将一定粒度的弹丸高速抛射到工件毛坯表面上,可对毛坯表面进行清理并提高其机械性能,这种工艺在机械制造行业已得到广泛应用.本文设计了一种转台式抛丸清理机,转台可匀速转动,两台抛丸器高速抛出的弹丸形成扇形束,连续均匀地打击转台上的工件,可对中、小型铸铁件、铸钢件的表面和内腔进行抛喷丸清理.使用结果证明:毛坯表面清理干净,提高了其机械性能,有利于外观检验和后续机械加工.     

数控转台抱闸机构设计分析

分析数控转台液压抱闸机构的工作原理,基于经验公式完成了衬套式抱闸机构和环槽式抱闸机构的结构设计.利用ABAQUS有限元分析软件,对两种抱闸机构的锁紧过程进行模拟,预测其内部应力的分布状况,并分析了两种抱闸机构的优缺点.     

直流电机速度控制系统的设计

由于目前我国的中小型机械液压调速器存在不少问题,因此保留其机械液压部分不变,对其电气部分进行改造以更好地控制速度.由于直流电机具有起动转距大、体积小、重量轻、转距和转速容易控制以及效率高等十分优良的特性.本文针对直流电机的特点,根据自动控制原理,采用PWM控制方式,设计了双闭环直流脉宽调速系统以更好地控制直流电机的速度.把该调速系统应用于中小型机械液压调速器即可实现对其技术改造.     

基于MM32的磁浮电机位移控制系统设计

针对现有的磁悬浮电机位移控制响应速度过慢且过载保护有缺陷的问题,设计一种基于MM32的双闭环控制系统以实现转子位移的快速控制和过载保护。以电涡流传感器对转子位置进行实时检测,结合双闭环PID控制算法,通过隔离驱动芯片UCC27714DR对控制器的输出电流进行控制,从而实现转子在平衡位置的运转和过载时的保护。实验结果表明：电机转速发生改变,控制系统在0.1 s内改变输出电流的大小使其维持平稳运转;过载时使电机以较低速度停止运转,减小过载损害。     

不同工况下转台动静态特性分析与轻量化设计

针对某大型加工中心转台的结构特点,建立其有限元模型,进行动静态特性分析、轻量化设计与验证.对转台在不同工况下进行强度分析与模态分析,获取转台的应力分布状况,结果表明构件强度足够,可通过结构优化进行轻量化设计.结合灵敏度分析与拓扑优化的结果,提出转台轻量化设计方案,转台优化后减重达6.5％.通过对比优化前后转台在不同工况下的强度、模态特性,验证了优化方案的可行性.