混联驱动三维椭圆振动辅助切削系统压电迟滞建模与补偿

针对混联驱动三维椭圆振动辅助切削系统中由压电驱动导致的迟滞非线性问题开展研究.首先分析了该系统迟滞的产生原因,选择Bouc-Wen模型描述该系统各轴向子系统中输入电压与输出位移之间的数学关系,并引入前期粒子群算法和自调整转换概率来提高传统花授粉算法的寻优能力和辨识精度;其次,依据Bouc-Wen模型进行控制策略设计,为提高系统控制精度及稳定性,在传统前馈控制基础上结合PID反馈控制构成复合控制策略补偿迟滞非线性;最后,以Y 1轴向子系统为例,通过跟踪实验验证所设计复合控制策略的有效性,最大跟踪误差为0.304μm.采用复合控制策略进行迟滞补偿后,系统迟滞分量明显减小,系统具有更高程度的稳定性.     

基于H∞ 控制策略的机床主轴综合鲁棒控制研究

针对数控机床主轴的控制问题,采用综合鲁棒控制器实现数控机床主轴的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造数控机床主轴系统模型简图,建立了考虑切削力的数控机床主轴的完整动力学模型。基于H_∞控制策略开发针对机床主轴的综合鲁棒控制器。采用MATLAB软件对数控机床主轴进行仿真,并与传统PID控制器的仿真结果进行对比和分析。结果显示:采用综合鲁棒控制器控制的数控机床主轴转速超调量小,能快速消除波动;所需控制电压范围减少了约50%;即使受到较大随机干扰,主轴系统也能够快速消除干扰,处于受控状态且稳定。采用综合鲁棒控制器可以提高机床主轴的动态稳定性以及抗干扰能力。     

挖掘机液压系统非线性摩擦的辨识与补偿

针对挖掘机电液比例控制系统受到液压缸非线性摩擦导致系统稳定性和控制精度降低的现象,提出利用改进粒子群算法和前馈补偿相结合的策略,对控制系统进行优化,以提高系统位移跟踪精度。建立电液系统模型,并用改进的Stribeck模型描述非线性摩擦。通过改进的粒子群算法对模型参数进行辨识优化,根据结构不变性原理设计出一种动态摩擦前馈补偿方法。在此基础上,进行正弦信号、高速工况和低速工况实验。实验结果表明：提出的Stribeck模型和摩擦补偿控制方法可以有效改善低速爬行和平峰现象,并使轨迹追踪精度提高45%左右。     

带有摩擦前馈补偿的伺服控制器设计的研究

为了克服系统摩擦给系统带来的稳态误差和低速爬行问题，利用控制策略来补偿摩擦非线性对系统运动的负面影响是降低摩擦非线性负面影响的有效且节俭的途径。首先对交流伺服驱动的工作台进给系统进行了摩擦力测量实验，根据实验数据，建立了用于摩擦补偿控制的简化Stribeek摩擦力模型：由于XY工作台进给传动机构中存在的伺服滞后和摩擦是降低工作台位置跟踪精度两个主要因素，所以一个完整的前馈补偿方案应该包括两个部分：摩擦前馈补偿器和命令前馈补偿器。分别对命令前馈控制器和摩擦前馈补偿控制器进行了理论设计，借助于现有的GT-400运动控制器的功能，添加摩擦力补偿模块提升了工作台的跟踪精度，并和没有前馈补偿的传统控制器进行了对比研究，实验结果表明带有命令前馈和摩擦前馈的控制方案能取得更好的控制性能。     

基于实时气象信息的智能衣架伸缩控制研究

为了提高无人状态下智能衣架自动晾晒和回收衣物的稳定性和准确性,提出一种新的基于实时气象信息的智能衣架伸缩控制方法。介绍了智能衣架工作原理。通过NHZD10光照传感器对光照情况进行感知,通过雨量传感器对雨水进行检测,给出光照和雨量传感器参数。驱动部分选用L298N电机驱动模块,当集成运放输出高电平时,电机驱动模块驱动改进粒子群前馈PID控制器,实现对智能衣架伸缩的控制。分析了前馈PID控制器的控制原理,介绍了粒子群算法,针对其早熟收敛的弊端对其进行调整,通过改进粒子群方法获取最优PID控制参数,提高控制精度,给出改进粒子群前馈PID控制器。实验结果表明：所提方法控制精度和稳定性高,抗参数失配能力强。     

学习前馈控制在高精度直线伺服系统中的应用

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统,在分析影响直线伺服跟踪精度因素的基础上,采用学习前馈控制(LFFC)策略对其进行有效的补偿控制.在系统和扰动定性知识的基础上,设计了基于B样条网络的学习前馈补偿控制.仿真结果表明,该控制策略有效地降低了负载扰动、端部效应、摩擦力及参数变化等对系统性能的影响,提高了直线伺服系统的跟踪精度.     

SC125大型CNC数控车床控制系统的改造

针对罗马尼亚SC125型数控立车主轴定位分度系统问题，提出了用西门子CNC控制交流伺服进给系统进行改造的方案，并进行了有关硬件和软件设计，完成了主轴分度定位控制的高性能数控机床的改造，使该立车具有七种工作模式，实现车削与铣削为一体的两种控制方式。通过误差补偿达到了较高定位精度。完成了电气驱动系统的改造。     

SC125型数控立车主轴定位分度系统及电气驱动系统的改造

针对罗马尼亚ＳＣ１２５大型数控立车主轴定位分度系统问题,提出了用西门子ＣＮＣ交流伺服进给系统进行改造的方案,并进行了有关硬件和软件设计,完成了主轴分度定位控制的高性能数控机床的改造,使该立车具有七种工作模式,实现了车削与铣削为一体的两种控制方式,通过误差补偿达到了较高定位精度。完成了电气驱动系统的改造。     

立方体机器人自适应滑模容错控制系统设计

立方体机器人具有多变量、欠驱动和非线性等复杂特点,针对其难以建立精确模型以及故障情况下系统稳定性的问题,设计并实现了一种基于自适应滑模容错策略的立方体机器人控制系统。首先,建立了所搭建的立方体机器人的动力学模型和故障模型;其次,利用滑模控制在滑动阶段对系统参数摄动的不变性和自适应律对系统广义误差的补偿,实现了系统的容错功能;同时,为了有效的抑制滑模控制中固有的抖振问题,提出了一种基于指数趋近律和幂次趋近律的组合趋近律;基于方法证明了所设计自适应滑模容错控制系统的大范围渐近稳定性。仿真和实测实验结果验证了所设计容错策略在立方体机器人的姿态控制中,具有较强的容错能力及较高的控制精度。     

基于滑模观测器的PMSM改进无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机因参数扰动、采样延迟、模型失配导致电流控制误差问题,提出基于滑模干扰观测器的改进无差拍电流预测控制。通过将模型参数不匹配引起的扰动引入到电机的电压方程中,构建滑模扰动观测器观测系统扰动;针对滑模控制的抖振问题设计了以sgn为基础的二阶趋近律消除固有抖振问题,并证明了控制器的稳定性;将滑模观测器中的预测电流代替采样电流解决控制延时的问题;将观测估计的系统扰动通过前馈补偿的方式与无差拍电流预测控制相结合,进而提高无差拍电流控制的参数鲁棒性。结果表明：在参数扰动和模型失配时,提出的控制方法可以有效补偿系统扰动,系统稳态误差减小,有效提高了系统鲁棒性。     

数控机床主轴热误差的数据驱动模型研究

当实际工况与建模工况存在差异时,传统的热误差模型往往表现出较差的鲁棒性和预测精度,主要原因在于建模数据的局限性和模型的未建模动态。为了改善上述状况,提出了一种基于数据驱动的数控机床主轴补偿模型。此模型采用无模型自适应控制算法建模,结合机床运行中生成的数据(温度数据和误差数据)对热误差模型进行实时修正,使模型能快速适应新的加工工况,从而提高模型的鲁棒性。在一台数控车床主轴上进行了试验验证,结果表明:无模型自适应控制与多元回归模型比较,其标准差、最大残差和误差平方和分别提高了41%、62%和56%,此模型的鲁棒性和预测效果好。同时,此方法为大数据在机床主轴热误差补偿中的应用奠定了基础。     

考虑滚动摩擦补偿的滚珠丝杠PrILC驱动

滚珠丝杠进给系统是数控机床等关键工业设备的重要功能部件,为实现其精确位置控制,必须考虑滚动摩擦补偿.在考虑滚动摩擦补偿的基础上,提出了基于投影的迭代学习控制(projec-tion-based iterative learning control,PrILC)驱动方法,以实现滚珠丝杠副的精确位置控制.该方法基于滚珠丝杠...     

基于GA-LSSVM的数控机床热误差建模方法研究

为减小数控机床热误差对加工精度的影响,实现对热误差的补偿控制,提出一种基于遗传算法(GA)优化的最小二乘支持向量机(LSSVM)数控机床热误差建模方法.利用遗传算法优化选择LSSVM惩罚因子C和核函数参数σ2,构建针对某卧式加工中心主轴热误差的GA-LSSVM模型.根据该模型得到热误差的模拟值和测量值对比曲线,通过分析...     

具有同步带伺服传动系统的振动误差控制策略北大核心

针对数控机床变频主轴同步带结构存在振动误差和非线性干扰问题,提出一种模态滤波器与改进补偿跟踪控制器的综合控制策略。通过辨识机床主轴同步带传动模态的基础上,建立了机械系统的动力学模型和伺服控制模型,针对机械传动环节低频和高频模态对伺服控制带宽的影响,通过零极点对消原理设计相应的模态滤波器将传动系统引入的低阶模态进行抑制,根据系统的传递函数和极点分布设计相应的相位跟踪控制器并添加前馈补偿进行改进,改善伺服传动系统的响应速度。结果表明,由同步带自身模态特性引起的低阶模态是影响控制系统带宽的主要因素,通过设计的模态滤波器可以将伺服带宽由12 Hz提高到110 Hz,并且设计的综合控制策略与其他控制策略相比,可以将跟踪误差大幅度降低。     

基于模糊推理自校正控制的直接驱动进给系统稳定性分析

直线电机直接驱动进给系统是实现数控机床进给高速化的主要形式，但加工过程中切削力甚至运动部件质量的变化都是系统的干扰，易引起系统不稳定和定位精度下降。离线模糊推理、在线对控制系统实现自校正的控制方法能提高系统的抗干扰能力，并具有良好的实时性。为了研究系统的稳定性，本文介绍了这种基于模糊推理自校正控制的直接驱动进给系统稳定性分析方法，为同类系统设计提供理论参考。     

无限冲激响应网络在数控机床热误差建模中的应用

本文阐述了数控机床热误差补偿技术的基本概念，提出了一种基于无限冲激响应(IIR)网络的数控机床热误差预报模型，讨论了该模型的建立及相关技术问题，对智能预报补偿系统进行了研究，并给出了智能预报的结果和精度评价。     

一种绳驱动并联清洗机器人的控制策略研究

绳驱动并联清洗机器人可以有效地代替人工实现对外墙的清洗作业，但是由于其自身受到外界干扰较多，而且机器人的所有动作都要确保绳索处于张紧状态，因此与传统的并联机器人相比，研究绳驱动并联清洗机器人的运动控制问题更具有挑战性。考虑实际使用过程中系统受到的外力干扰问题,通过牛顿-欧拉法和拉格朗日方程建立包含绳索弹性的系统动力学模型；结合PD前馈控制和传统的PID控制，设计包含绳索张力优化算法的控制律，通过李雅普诺夫稳定性理论证明控制算法的稳定性；通过数值分析验证了绳驱动并联清洗机器人在受到外力扰动时的理论跟踪性能，证明了该控制算法的有效性。     

数控机床主轴驱动的定向控制选用研究

本文研究了数控机床主轴驱动定向控制问题，介绍两种定向控制方法，对于生产高、中档数控机床具有一定的参考价值。     

液体静压主轴回转误差的直接控制补偿

文章介绍一种以直接控制主轴回转位置精度来补偿主轴回转误差的方法,以及为此而开发的一种新型的液体静压主轴系统。对这种直接补偿主轴回转误差的原理,文章作了具结的阐述,并讨论了可控液体静压轴承的设计问题.最后介绍了在线控制补偿主轴回转误差的试验。图6幅,表2个,参考文献5种。     

数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制

数控机床位置伺服系统在加工过程中受负载、摩擦和电路系统响应特性等因素影响,很难精确建立其加工过程动力学模型。针对批量零件加工过程中的重复执行过程,设计了一种数据驱动的无模型自适应迭代学习控制方案。该方案借助沿迭代轴的动态线性化方法,将数控机床位置伺服系统加工动力学过程等价转化成一个虚拟的迭代数据模型,并根据设计的迭代学习控制律和参数估计律构建数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制方案。仿真结果表明:该迭代学习控制方案基于数控机床重复运行的特点,仅利用位置和电机电流信息,完成了对零件加工过程的改善,提高了加工精度。