基于开放式运动控制器的进给系统模型快速辨识方法

为快速准确获得进给系统动力学模型,提出基于开放式运动控制器的进给系统快速辨识方法。首先,采用匀速信号加白噪声作为激励信号对进给系统进行激励,减小非线性摩擦对模型辨识精度的影响;其次,通过开放式运动控制器实时读取输入、输出位置反馈数据;再利用MATLAB辨识工具箱构建进给系统辨识模型;最后,使用实际加工程序对辨识模型进行验证。结果表明：该方法能够快速准确地建立进给系统辨识模型。通过设置合理的匀速信号及激励幅值可以大幅降低低速非线性摩擦对辨识结果的影响,提高辨识模型与实际进给系统的拟合度,使模型输出与实际输出拟合度达9811%;运用加工程序对辨识模型进行验证,其线性部分最大误差在±3 μm以内。     

考虑多因素影响的进给系统等效惯量辨识方法

为准确辨识进给系统等效惯量值,提出一种考虑电流环滞后及Stribeck摩擦影响的进给系统等效惯量离线辨识方法。首先建立考虑电流环滞后及Stribeck摩擦力影响的伺服进给系统离散模型。而后根据所建模型构造适应度函数,将参数辨识问题转化为参数优化问题。最后,基于差分进化算法求解该优化问题,获得进给系统等效惯量值。所提方法的有效性通过实验及仿真进行了验证。结果显示,与现有仅考虑库仑摩擦力的辨识方法相比,本文方法在不同幅值辨识指令下惯量辨识结果差异更小,惯量辨识结果更加准确。     

基于Simulink的数控机床多惯量伺服进给系统建模与仿真

针对双惯量伺服进给系统对其中间环节分析不足、参数整定算法精度较低等问题,提出了一种多惯量伺服进给系统模块化建模的方法。将数控机床伺服进给系统转化为多惯量系统,分为电机、丝杠、工作台3个单元,单元间的连接件（联轴器和丝杠螺母）均等效为柔性连接件。基于PID的三闭环控制系统,运用Matlab对永磁同步电机矢量控制系统模型、机械传动系统模型进行仿真,整定优化各项参数。仿真结果表明：模块化建模方法能够对多惯量伺服系统存在的问题进行精准分析,对系统中间连接环节具有更为有效的分析效果;提高了仿真模型以及参数整定算法的精度,且仿真效果较好。     

高速滚珠丝杠进给系统参数辨识方法与实验研究

为了有效改善高速滚珠丝杠进给系统的伺服控制性能,提出对进给系统刚体和振动进行辨识的方法,设计并搭建高速滚珠丝杠进给实验平台。采用时域与频域辨识方法得到系统基础参数,通过增广最小二乘法可辨识实验平台的转动惯量、阻尼及库仑摩擦,并用卡尔曼滤波确定摩擦模型。通过正弦扫频辨识方法得出系统频响函数,并通过峰值法与最小二乘法获得实验平台的轴扭振动传递函数及频响函数。通过实验测试工作台不同位置及不同质量对系统振动特性的影响;将辨识获得的传递函数、频响函数与实验值对比,验证了模型的准确性。     

基于Simulink的数控机床多惯量伺服进给系统的建模与仿真（英文）

针对双惯量伺服进给系统对其中间环节分析不足、参数整定算法精度较低等问题,提出了一种多惯量伺服进给系统模块化建模的方法。将数控机床伺服进给系统转化为多惯量系统,分为电机、丝杠、工作台3个单元,单元间的连接件(联轴器和丝杠螺母)均等效为柔性连接件。基于PID的三闭环控制系统,运用Matlab对永磁同步电机矢量控制系统模型、机械传动系统模型进行仿真,整定优化各项参数。仿真结果表明:模块化建模方法能够对多惯量伺服系统存在的问题进行精准分析,对系统中间连接环节具有更为有效的分析效果;提高了仿真模型以及参数整定算法的精度,且仿真效果较好。     

基于LS-AGA伺服系统连续模型参数辨识

为了解决伺服系统连续模型参数辨识不足的问题,提出一种间接的连续模型辨识算法,建立了伺服系统的动力学模型.首先使用最小二乘法(LS算法)来辨识出系统的离散模型参数,其次通过自适应遗传算法(AGA算法)对离散参数进行Z-S变换,获得连续系统模型参数.根据LS-AGA辨识算法设计了辨识实验,采用扫频正弦模拟量电压作为输入信号...     

双丝杠同步控制误差建模与仿真分析北大核心

为解决双丝杠进给系统同步控制误差过大的问题,建立了双丝杠进给系统的机电耦合仿真模型,并基于模糊控制与滑模控制理论,设计了单轴模糊滑模跟踪控制器,以减小滑模控制产生的抖振现象,同时提高单轴跟踪精度以及响应速度;为解决双丝杠运行时存在的参数不匹配和耦合问题,采用模糊PID交叉耦合控制算法进行两轴间的协调控制,以提高两轴同步性,减小同步误差;最后进行了MATLAB/Simulink建模与仿真分析,仿真结果表明,在理论上能够提高单丝杠的信号跟踪精度87.09%,并且减小双丝杠两轴之间的同步运动误差86.79%。     

基于进给系统反馈信号的摩擦辨识方法

为了准确辨识进给系统摩擦特性,提高数控机床加工精度,论文以 Stribeck 摩擦模型作为辨识对象,针对传统的摩擦辨识方法存在的问题,提出了在分析加速运动过程反馈信号的基础上再进行匀速测试的辨识方法.基于该方法进行实验,并使用EMD (Empirical Model Decomposition)方法和最小二乘法对实验数据分析后得到了摩擦模型的参数;实验结果表明文中提出的方法与传统的摩擦模型辨识方法对比,具有操作简单、节省实验时间和辨识准确的特点.     

光纤透镜研磨抛光的伺服控制系统的研究

在分析光纤透镜研磨抛光机床伺服进给系统结构的基础上建立系统数学模型,并采用频域参数辨识的方法获得传递函数模型的参数;利用Matlab软件对该系统进行仿真研究与分析.结果表明:采用PID形式的位置控制器,可以使系统获得很好的动态特性.     

宏/微双驱动微切削定位进给系统的递进式误差补偿技术研究

宏/微双驱动微切削定位进给系统在航空航天、医疗、核能以及IC制造等领域具有广泛的应用,其定位进给精度是保证零件切削加工质量的根本。为了提高其定位进给精度,提出一种机械补偿与算法补偿相结合的递进式误差补偿方法:首先通过微动平台元件的压电致动特性实现对宏平台的粗误差机械方式补偿,再采用最小二乘法和BP神经网络误差补偿模型进行宏/微双驱动系统的精误差算法补偿。并通过误差补偿实验验证后得出,在微切削加工条件下,基于宏/微双驱动定位进给系统的递进式误差补偿法极大地提高了机床的定位进给精度;补偿后X、Y轴的误差波动区间集中在[-0.010,+0.010]μm,定位精度分别为0.006 mm和0.009 mm,重复定位精度为0.010 mm和0.013 mm,实现了系统的纳米级定位和10 nm级的重复定位。     

基于神经网络的盾构液压推进系统的参数辨识

为了提高盾构液压推进系统速度控制的精度,减小建立数学模型与实际系统之间的偏差,提出基于时延神经网络和系统参数上下界值的动态系统参数辨识方法。在建立盾构液压推进系统速度控制模型的基础上,利用神经网络在待辨识参数的范围内对系统的不定参数进行辨识,搜索出更逼近实际盾构推进系统的一组参数,满足对系统输入实际信号时能够准确地得到实际系统的输出。利用盾构模拟实验台的另一组采样数据对系统辨识结果进行验证,结果表明：该辨识方法得到的模型能够逼近真实的物理系统。     

数控机床直线进给系统相位特性的建模与分析

多轴机床各个轴进给系统的动态误差具有差异性且都会受到复杂工况的影响，若想实现多轴联动进行轴间的相互补偿，需对进给系统动态特性中的相位规律进行分析。采用集中参数法建立进给系统动力学模型，根据不同工况建立部分结合面参数变化模型，同时分析进给系统激振力频率与摩擦力变化情况。基于Simulink软件，将输出信号与输入信号进行对比分析，得到动力学参数变化时的进给系统相位特性变化规律。结果表明：低转速时进给系统跟随特性较好，输出信号没有明显滞后；高转速时输出信号有较明显的相位滞后，且相位角会受到工作台摩擦力与丝杠轴向刚度的影响。     

基于神经网络的盾构液压推进系统的参数辨识（英文）

为了提高盾构液压推进系统速度控制的精度,减小建立数学模型与实际系统之间的偏差,提出基于时延神经网络和系统参数上下界值的动态系统参数辨识方法。在建立盾构液压推进系统速度控制模型的基础上,利用神经网络在待辨识参数的范围内对系统的不定参数进行辨识,搜索出更逼近实际盾构推进系统的一组参数,满足对系统输入实际信号时能够准确地得到实际系统的输出。利用盾构模拟实验台的另一组采样数据对系统辨识结果进行验证,结果表明:该辨识方法得到的模型能够逼近真实的物理系统。     

电液比例溢流阀加载系统参数模型辨识与实验研究

利用电液比例压力-流量控制实验台搭建了一套电液比例溢流阀加载系统。根据系统遵循的物理定律与规律,采用机制建模法建立了系统的传递函数参数模型,并对系统进行动态测试。采集试验数据并进行分析处理,确定系统数学模型的阶次。利用ARMAX模型与传递函数模型对系统分别进行参数模型辨识,并分析了残差的相关性。最后通过对得出的辨识模型进行对比分析,结果表明:系统数学模型是准确可靠的,从而使输入电信号可以对输出扭矩进行准确地控制。     

高精密定位平台驱动波纹管迟滞的建模与验证

为了提高精密定位平台的精度和行程,设计了一种新型的气动伺服定位平台。以金属波纹管为独立执行机构,采用有限元法设计了气浮导轨。以气浮导轨支撑,研究无摩擦条件下的较大行程的精密控制。对波纹管的机械特性进行分析,结合实验数据形成的迟滞初载曲线,进行参数辨识,确定基本迟滞算子的阈值和权值,建立了基于PI模型的系统迟滞模型,并对模型进行了验证。结合建立的系统迟滞模型,采用变化速率为0.5 V/s和5 V/s的锯齿波进行实验,结果表明:系统的迟滞模型输出很好地逼近了系统输出;开环情况下,实际逼近误差慢速信号输入逼近小于10%m,快速信号输入逼近小于20%m,其性能上能够满足高精密定位平台的精度要求。     

直线电机进给系统伺服参数与控制参数设计

为了提高直线电机伺服系统的刚度特性和动态性能,减小直线电机的位置输出误差,实现对电机的高精度高速度的控制效果。对直线电机进给系统的控制响应特性进行了研究,建立了系统的传递函数模型,分析了伺服参数对于响应特性的影响,采用PID控制器对电机位置输出进行控制以减小电机位置输出误差,运用Matlab/Simulink进行系统建模和仿真分析,并通过遗传算法对PID 3个控制参数进行了整定,提高了系统的动态响应特性,取得了较好的控制效果。     

基于PDFF双直线电机二阶滑模交叉耦合控制

针对龙门移动式镗铣床双直线电机同步进给控制问题,采用具有前馈的伪微分反馈（PDFF）控制框架来设计各轴子系统速度控制器,以提高系统的抗干扰能力和响应速度。同时,设计一个二阶滑模交叉耦合控制器,以解决双位置环系统输出端机械耦合、电机参数变化和外部扰动等不确定性因素对同步精度的影响。二阶滑模控制律采用超螺旋算法,它可以消除相对阶为1的变结构系统的抖振现象。仿真结果表明该控制方案具有很强的鲁棒性,在不对称负载的条件下能实现位移同步。     

一种新型LuGre摩擦模型参数辨识方法

针对Lu Gre摩擦模型参数难以辨识的问题,提出了一种一次性获得模型所有参数的新型快速识别方法,将Lu Gre模型构造为以速度为输入、摩擦力为输出的单输入单输出系统,求解出相应的Lu Gre离散递推方程,解决了参数辨识时鬃毛微位移无法有效检测的难题。在此基础上,通过遗传算法对给定的Lu Gre模型进行辨识实验,发现一次性能辨识出Lu Gre模型的6个参数,参数辨识误差最大为0.419%,具有较高的精度。通过Simulink对指定参数和辨识参数的摩擦力仿真对比可知,辨识出的参数可以较高精度逼近原始数据,最大力矩误差仅有0.14 N·m,验证了新型辨识方法的有效性。     

交流伺服系统实时惯量辨识方法综述

交流伺服系统的参数实时辨识是实现高性能控制的前提。其中,转动惯量是最为关键的参数,其辨识值是控制器参数整定的基础,保证了系统的动态性能。近年来实时惯量辨识技术获得国内外学者的广泛关注并取得了大量的研究和应用成果。文章在此基础上,综述了针对单惯量和双惯量系统模型的实时惯量辨识方法及取得的最新研究进展,分析了各种方法在工程领域的应用。总结现有研究成果及亟待解决的问题,并对将来的研究方向进行了展望。     

基于三惯量模型的柔性进给系统建模及仿真

针对柔性进给系统速度环控制参数难以精确整定的问题,文章通过建立机床柔性进给系统的三惯量模型,采用根轨迹法和统计分析法对速度环进行了PI参数整定,并根据最短调整时间确定了速度环控制参数与柔性机械传动系统特征参数之间的关系式。仿真实验表明,该方法能够简单有效的通过机械传动系统惯量比和前两阶固有频率得到准确的控制参数,并获得快速、稳定的系统响应特性;依据该方法整定的系统响应比频域法更快速;与根轨迹法整定结果相近,但该方法的计算过程比根轨迹法简单的多,更适用于实时在线辨识和整定。