X-Y精密定位平台的敏感函数逆前馈补偿控制

针对音圈电机驱动的X-Y定位平台中稳态误差导致的系统定位精度较低的问题,提出了基于敏感函数逆的前馈补偿控制方法。首先,采用频域辨识方法建立了系统模型,基于终值定理推导出系统扰动和稳态误差的关系,并由此设计了敏感函数的逆模型来补偿扰动对稳态误差的影响,从而提高系统精密定位性能。最后,在搭建的音圈电机驱动X-Y定位平台上进行了不同运动行程的实验研究。实验结果表明:在行程为10μm,最大加速度为6mm/s2的微定位运动条件下,补偿后的定位误差可由2μm降低到0.2μm;在行程为10mm,最大加速度为6m/s2的宏定位运动条件下,定位误差可由2μm降低到0.4μm。实验结果验证了本方法的有效性,为后续高精密伺服系统的研制提供了重要参考和设计依据。     

利用补偿提高精密定位平台的定位精度

系统误差在较大程度上影响精密定位平台的定位精度,必须采取适当措施进行消除。反相补偿法可以大幅度消除系统误差的影响,是一种易行有效、花费较少的补偿手段。运用反相补偿法原理,从误差曲线中分离出系统误差并与其反相曲线叠加以消除系统误差的影响。给出了对精密定位平台宏动工作台和微动工作台进行补偿的具体实例,补偿后定位精度分别从17.4μm提高到1.3μm和从137.6 nm提高到22.2nm。理论分析和实验结果都表明,反相补偿法对于降低系统误差十分有效,但对于随机误差效果不佳。     

基于Terminal的船舶动力定位系统控制器设计

滑模变结构控制是一种特殊的非线性控制,它具有快速响应、实现简单、对扰动不灵敏、无需在线辨识等优点。船舶动力定位系统属于不确定、非线性的系统,本文对一船舶动力定位系统的数学模型进行了Terminal滑模控制器设计、通过Matlab中的Simulink进行仿真,仿真的结果验证了滑模变结构控制对船舶动力定位系统控制的有效性。     

基于摩擦补偿的交流伺服工作台爬行控制

低速工况下由摩擦引起的爬行现象是影响机械加工精度的重要因素。建立了XY交流伺服工作台爬行的数学模型。设计了一种变结构控制和基于摩擦模型前馈补偿相结合的综合控制策略,用于减小交流伺服工作台爬行对定位精度的影响。仿真和实验结果表明,采用提出的控制策略可以明显降低爬行产生的跟踪误差。     

dSPACE快速控制原型技术在无刷直流电动机控制中的应用

针对无刷直流电动机(BLDCM)难以建立精确数学模型的问题,基于d SPACE实时仿真设备对其进行快速控制原型设计,搭建了实时仿真平台。对在Matlab/Simulink环境下构建的控制算法进行编译、下载,实现了对无刷直流电动机的实时控制,同时验证了d SPACE快速控制原型技术的有效性和实用性。     

多目视觉与激光组合导航AGV精确定位技术研究

为进一步提高自动导引车(AGV)的定位精度,提出了一种多目视觉与激光组合导航的精确定位方法。该方法首先提出了一种基于双目视觉实时测量的AGV位姿控制技术,通过多目视觉系统来识别导引线侧的多个圆形标识点完成前瞻预判与精准定姿。采用基于代数距离方差校验的改进型最小二乘拟合椭圆算法来确定各标识中心坐标,结合激光扫描与视觉定位信息,采用无迹卡尔曼滤波算法进行多传感器信息融合,最终实现精确定位。实验结果表明:使用该方法后定位精度明显得到提高,控制曲线更为平滑,定位鲁棒性更好,姿态调整精度可达±0.5°,停车定位精度可达±1 mm。     

精密机床折返过程齿隙及摩擦补偿方法研究

针对齿隙、摩擦等非线性因素对运动控制精度的影响，考虑精密机床加工过程不允许出现超调量的特殊要求，研究了机床折返时驱动轴与负载轴分离的不可控过程。建立了系统动力学变结构模型，采用自适应变结构控制方法，能够根据系统运行状态自适应改变滑动方程参数，该控制方法既能补偿齿隙、摩擦的不利影响，保证加工精度，又可满足折返时的快速性和没有超调量的特殊要求。仿真结果验证了该方法的可行性。     

负载模拟器中的摩擦力及其补偿控制

介绍了利用变增益PID控制方法补偿负载模拟器中摩擦力的方法。分析了负载模拟器系统中的各种非线性问题和摩擦力矩对高精度负载模拟器产生的非常重要的影响，并对摩擦现象进行了建模，提出了变增益PID控制方法对其进行补偿，为含有强摩擦影响的系统综合控制性能的提高提供了一个解决途径，同时和准积分方法进行了对照，实验证明了变增益PID控制方法的有效性和简洁性。     

一种并网逆变器的新型复合控制设计

针对并网逆变器在瞬态能量回馈中快速性和抗干扰性的要求,提出了一种新型的复合控制方法。该方法融合了重复控制和滑模变结构控制的优点,利用重复控制优化了等效控制的跟踪特性,有效抑制了并网电流谐波,加快了系统动态响应速度,提高了系统抗干扰性能。仿真和实验结果表明,系统稳态并网电流5次谐波畸变率可控制在1.5%,网侧功率因数接近于1,动态电流响应速度快,有效抑制了能量变化对直流母线电压的影响,从而证明了所提出复合控制方法的有效性。     

北斗测距信号评估与精密单点定位应用研究

随着全球导航系统的建设和发展应用,我国北斗导航系统也开始逐步向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。基于我国时间基准UTC(NTSC)系统,开展北斗导航系统测距信号评估与精密单点定位(PPP)应用研究。通过实测数据首先分析北斗测距B1、B2频点的信噪比以及周围观测环境所引起的多路径影响。同时,讨论了北斗精密单点算法,并利用实测数据以及GNSS服务中心IGS国际多模GNSS实验工程(MGEX)提供的精密轨道和钟差产品进行精密定位解算。结果表明,B2频点信号的接收性能优于B1频点,北斗精密单点定位计算的结果在X、Y、Z 3个方向上的误差基本保持在cm级,解算的本地时相对于IGST偏差的频率稳定度短稳达到了10~(-14)量级,与全球定位系统(GPS)精密单点定位性能基本相当,表明我国北斗系统可用于ns级高精度时间传递。     

Development and precise positioning control of a thin and compact linear switched reluctance motor

This paper describes the development and precise positioning control of a thin and compact linear switched reluctance motor (LSRM). The LSRM that has been developed has a mover that is easy to fabricate and can be disposable. The mover can be easily separated from the stator, allowing it to be changed frequently or discarded in a hazardous application. The prototyped LSRM mover is only 0.128 mm thick with the stator measuring 2.0 mm at its thickest point. These features are highly desirable for space savings while being cost-effective. However, the LSRM has a strong nonlinear driving characteristic that presents a challenge with respect to precision control. In order to overcome this problem and achieve precision positioning, a linearizer unit was designed and integrated into the controller to compensate for the nonlinear relationships among the effective thrust force, mover position, and excitation current. The usefulness of the designed controller was examined experimentally. The experimental positioning results show that the steady-state errors were all less than 1 μm in the working range of the LSRM. In addition, the redesign for the improvement of thrust characteristic and easy fabrication of the LSRM is explained.     

台式快速成型装置的光学系统研究与开发

快速成型技术是光学、电子、材料、计算机等多学科集成的高新技术。研制的台式快速成型装置具有体积小、成本低的特点,其制造成本及运行成本仅为同类国外产品的1/10～1/20。论文主要论述了该装置的光学系统设计过程。在首先确定光学系统设计准则的基础上,通过几种类型的光源比较,选择性价比高的紫外灯,并实现了计算机对紫外灯的自动控制,如光的开启、关闭、能量调节等。该光学系统采用椭球镜及圆锥面透镜等使光束聚焦耦合入光纤,在锥度光纤输出端,光束经扩束、准直、聚焦、滤除杂散光后照射在液面处,由计算机控制的工作台带动光纤,实现零件的自动加工。设计的光学系统成本低,光束质量高,性能稳定。     

基于SPWM技术的铝电磁场快速铸轧控制系统

介绍了一种基于SPWM技术的铝电磁场快速铸轧变频控制系统,分析了系统的工作原理、硬软件结构及控制模式,并且对系统特性进行了实验.实验表明,该系统可以对电磁感应器产生的复合磁场进行控制,且控制精度高、可靠性高、动态性能好,满足铝电磁场快速铸轧的基本要求.     

自动化立体仓库堆垛机精确控制技术的研究

介绍自动化立体仓库的系统组成结构、工作流程、位置控制技术。结合机电一体化技术,完成了自动化立体仓库巷道堆垛机行走机构、升降机构、伸缩货叉机构PLC控制系统设计。着重说明PLC在自动化立体仓库堆垛机精确控制方面的应用。     

一类不确定非线性系统的自适应滑模控制

滑模变结构控制系统能够通过控制其本身结构的变化,使得系统性能保持一直高于一般固定结构控制所能达到的性能,突破了经典线性控制系统的品质限制,适用于非线性的不确定系统。同时滑模控制能保证在模型的不确定和外部扰动的情况下系统的稳定性与鲁棒性,而且以损失能导致抖振的最优控制性能而得到稳定鲁棒性,同时它的不确定性上界必须是已知的,但有时候很难得到上界。这样提出一种自适应的方法以进一步避免这些问题,同时这种方法能保证闭环系统的稳定性。本论文给出仿真结果来验证该方法的有效性。     

高频焊接螺旋翅片管的顶锻力控制系统的设计

针对高频焊接螺旋翅片管过程中顶锻力不稳定、变化范围大、压带轮磨损严重等问题,提出一种变结构模糊控制方案,根据不同的工况采用参数和控制规则不同的模糊控制器。该文对控制系统的结构、工作原理及系统实现等进行了分析,仿真试验和实际应用表明,把模糊控制应用于顶锻力的调节是可行的,控制效果良好,缩短了调试时间,大大减少了压带轮的磨损。     

双目标跟踪的三维信息非线性变结构控制

采用传统的单Bang-Bang控制的光电设备进行精定位时,系统放大倍数为无穷大,所以系统不易稳定。本文分析了单Bang-Bang控制的不足,提出了一种变结构最优控制方法。该方法在粗跟踪时用Bang-Bang控制,在进入小偏差范围内切换为线性控制。在线性控制时,根据不同调节器的的不同特点,提出了红外一阶捕获,红外二阶跟踪的策略,并同时给出了Bang-Bang控制和线性控制的切换准则,红外一阶捕获和红外二阶跟踪的切换准则。实验显示,采用提出的方法光电设备的90°双目标定位能力在2.3s左右,比传统方法缩短了近1s,快速性大大提高。另外,利用激光测距机可以给出舷角相差90°的双目标三维信息数据率为0.45Hz,提高了双目标时系统的光电对抗能力。     

气动伺服系统同步控制实验台的研究

气动同步控制是同步控制研究领域的关键问题。本文主要以气动同步控制试验台为研究对象，对该气动系统的基本特性和气动伺服系统的双缸位置同步控制问题进行研究，提出双层滑模变结构控制同步控制策略，进行双缸位置跟踪控制的实验研究。实验结果表明，提出的新型控制方法在双缸跟踪控制精度和抗干扰能力方面都十分有效。     

Anti-Windup变结构自适应PID控制在航空相机位角控制系统的应用

航空相机位角控制系统在大给定行程条件下易出现积分Windup现象,从而影响系统的动态性能。为了提高位角控制系统在大给定输入条件下的动态响应性能,提出采用基于Anti-Windup的变结构自适应抗饱和PID控制法来设计位角控制系统。采用主副串级双回路的位置控制策略,在速度内环采用了基于Anti-Windup的变结构自适应PID控制的补偿环节,并采用基于实数编码遗传算法的PID整定方法对速度内环PID初始参数进行整定,参数选取最优指标时对超调采取惩罚功能,使位角控制系统在大给定行程输入下仍能达到比较满意的性能。实验表明:采用基于AntiWindup的变结构自适应PID控制的控制策略,避免了位角反射镜在检焦结束后的回位阶段进入饱和状态,使回位调整时间缩小了35.7%,提高了检焦结束后大行程回位的速度。     

快速成形技术的应用与发展

简要介绍了快速成形技术的基本原理、类型、工艺方法和技术特点。阐述了快速成形技术在工业造型、机械制造、模具制造、医学、航空航天、考古及艺术等多领域的应用,并对快速成形技术今后的发展方向作了阐述。