基于力觉反馈的电液伺服系统设计

借鉴电机驱动主从随动控制系统的研究方法,并根据液压系统的特殊性,对电液伺服遥操作主从机械人的力觉临场感进行分析。综合对称型双向伺服控制系统和力直接反馈型双向伺服控制系统的优点,以从端受力形成力反馈控制量的增益,位置误差和位置误差的变化率形成力反馈控制量,提出改进的对称型控制算法,即力-位置综合型双向伺服控制算法。实验结果验证了该方法的有效性和实用性。     

一种基于遗传PID控制的力反馈双向伺服系统研究

针对力反馈双向伺服控制系统中存在的非线性和主、从跟随动态特性较差的特点,提出了一种采用遗传PID控制策略的新型控制方法.仿真结果表明:该方法控制简单,实时性好,具有良好的跟踪精度,改善了主、从位置跟随动态特性,使系统具有较强的自适应能力和抗干扰能力.     

机器人遥控焊接力觉传感与控制进展

为了完成遥控焊接过程涉及的非结构化环境接触任务,机器人遥控焊接系统需要具有力觉传感与控制功能.通过对机器人力控制理论和工业机器人集成力控制策略研究的综述,结合遥控焊接非结构化环境接触任务中存在的主要问题,提出了适合遥控焊接任务特点的力控制策略,并从双向力反馈遥操作、接触力控制以及力觉精确建模三个方面分析了力觉传感与控制技术在机器人遥控焊接领域中的应用,最后探讨了机器人遥控焊接力觉传感与控制研究的发展趋势.     

虚拟油泥造型技术中的实时力反馈仿真研究

将力反馈技术引入虚拟油泥造型过程。通过分析刮削、填补和刮补过程中不同的力觉行为,分别提出了刮削、填补和刮补过程的力反馈仿真模型。通过计算材料的实时刮削量、填补量得到单位时间内材料刮削率和填补率;根据材料属性,分别引入刮削力反馈因子、填补力反馈因子来计算反馈力;最后根据刮削和填补的反馈力得出刮补的反馈力,通过反馈力实现虚拟油泥造型控制。将该方法应用到基于力反馈技术的虚拟油泥造型系统中,通过使用Phantom Desktop力反馈设备成功实现了具有力觉反馈的虚拟油泥造型。仿真结果表明:该方法降低了油泥造型控制难度,增强了造型过程的真实感。     

基于多功能传感器的机器人手控制系统研究

基于多功能传感器的机器人手控制系统主要由视觉和力觉传感器、液压装置及其控制器构成,它能完成机器人手爪的位置和力的多功能控制.本文论述了该控制系统图像分析过程、系统硬件的结构和抓取控制的原理.实验结果表明,该系统能根据图像分析出不同种物体的可抓取性,并能通过多功能控制成功实现抓取.     

分流阀控双射流管电液伺服阀研究

针对力反馈射流管电液伺服阀前置级的缺陷,基于劈尖分流原理提出一种新型分流阀控双射流管电液伺服阀。设计以双锥阀芯、分流劈环、双射流管及直杆型反馈弹簧杆等为核心元件的伺服阀结构。确定新结构伺服阀前置级及主阀液流控制的两级控制方案,给出新结构伺服阀前置级力马达磁路、控制阀芯级件及主阀芯组件的数学模型。结果表明:新结构伺服阀输出流量或压力与阀的输入控制电流成比例变化。     

高速轮廓运动综合位置误差控制的研究

高速轮廓运动控制技术已广泛应用于工业中。目前研究主要从减少伺服跟随误差和采用交叉耦合控制减少轮廓误差两个方面来提高运动精度。文章对几种常见的控制方法进行了讨论，并给出了一种综合位置误差控制的方案。该控制方案可在不改变原位置环的基础上大大提高位置伺服的性能，减小高速运动和参数扰动时的轮廓误差。控制理论分析和仿真结果表明了其有效性，且该方案容易实现。     

基于LabVIEW的电动伺服阀加载测控系统

针对传统电磁阀电磁滞后等不足,用某型电动伺服阀取代电磁阀以满足姿轨控发动机的高推力、高精度要求。为对其进行半实物仿真测试,基于伺服旋转电机加滚珠丝杠,设计了电动伺服阀综合性能加载测控系统。硬件采用先进的PXI总线搭建,软件采用Lab VIEW作为上位机平台,具体设计了主程序、实时程序及通信方式;为抑制伺服阀的位置扰动并提高加载精度,提出一种前馈位置补偿和力闭环PID控制的方法。实验结果表明:用该系统有效地测试了电动伺服阀承受外载能力及其输出位移精度,且满足"双十指标"。     

一种进给伺服系统非线性PID交叉耦合控制

提高多轴伺服系统的轮廓跟随性能是现代计算机数控加工的重要应用之一。针对传统交叉耦合控制方法对自由曲线轨迹的轮廓跟踪精度较差以及传统PID控制系统抗扰性和鲁棒性较差的问题,提出一种基于自抗扰控制的交叉耦合轮廓误差补偿综合控制策略,该策略由用于位置环反馈控制和轮廓误差补偿的新型非线性PID (NLPID )、位置伺服控制器 TNP-ADRC 和基于NLPID的变增益交叉耦合控制器组成。在MATLAB/Simulink环境下对方波信号跟踪和标准圆轮廓加工过程中轮廓误差的变化情况进行仿真,仿真结果表明：与传统PID交叉耦合控制相比,该方法不仅能够有效提高系统的鲁棒性以及抗干扰能力,并且能够显著提高多轴运动控制系统的轮廓加工精度。     

基于力反馈控制进给的电化学放电加工方法

针对电化学放电加工中随加工深度增加,加工速度和加工质量降低的问题,提出了基于力反馈控制进给方式的加工方法,分析了基于力反馈进给电化学放电加工的工作机理。通过与常规的恒速进给、重力进给等加工方式的对比实验研究,发现力反馈进给的电化学放电加工能很好地改善孔的入口质量、提高加工速度,并获得较大的极限加工深度,同时,孔的锥度也明显减小。实验结果表明,基于力反馈控制进给的电化学放电加工方法在非导电脆硬材料的微细加工中有很大的潜力。     

交叉耦合控制的平移并联机器人位置控制研究

为了改善平移并联机器人对期望位置跟踪的准确性,提出基于交叉耦合控制的集成电液伺服驱动平移并联机器人位置控制。通过对三自由度集成电液伺服驱动平移并联机器人结构和控制方法进行分析,以机器人的末端执行器为基础,定义位置及角度坐标系,在此坐标系上计算并联机器人的逆向和正向运动学解;通过液压轴的伸长长度,求取液压轴的速度和加速度,进而得出集成电液伺服驱动器的动力学模型。以集成电液伺服驱动器的位置误差为基础,求取三自由度下集成电液伺服驱动器的同步误差,利用该同步误差,构造交叉耦合误差模型,进而求取广义误差模型,建立交叉耦合控制器,以实现对机器人的位置进行控制。实验结果显示:与粒子群方法相比,所提方法对正弦及不规则期望位置的跟踪准确度较高,跟踪准确度分别提高了40%和42.15%。可见,所提方法能够对集成电液伺服驱动的平移并联机器人进行准确的位置控制。     

电液伺服系统的模糊自适应复合控制研究

电液位置伺服系统的阻尼比较低,造成电液位置伺服系统响应速度慢及跟踪性能较差。为解决此问题,提出一种模糊自适应控制与速度正反馈、加速度负反馈相结合的复合控制策略。通过速度正反馈来提高系统的开环增益,加速度负反馈提高阻尼比,从而提高系统动态响应速度并减小位置误差。利用前馈控制拓宽系统频宽,进一步减小位置跟踪误差。对传统PI控制、模糊PI控制、模糊PI复合控制算法下的系统响应性能进行仿真分析,结果表明:采用所提出的复合控制策略时,系统动态响应速度比模糊PI控制提高约76.9%,比传统PI控制提高约84.2%,其位置跟踪误差几乎为0。     

径向锻造油压机电液伺服控制系统建模与仿真

分析了径向锻造油压机主缸运动电液伺服控制原理;在建立电液伺服系统各元件、子系统数学模型的基础上,借助AMESim软件搭建了电液伺服系统的仿真模型;研究了反馈方式、回程压力、建压时间和加载频次对主缸运动精确性和快速性的影响。研究结果表明:与主缸位置反馈相比,伺服缸位置反馈时系统运行更加平稳;为保证系统的响应速度和主缸对伺服缸的跟随性,合理的回程压力为3~12 MPa;为保证系统的快速性、精确性及系统的经济性,尽量减少建压时间;主缸供液高压油液体积50000 mL时,伺服缸时间滞后0. 03 s,主缸对伺服缸跟随滞后0. 01 s;系统流量确定时,锻造频次增加使得锻造行程减小,控制精度降低,系统响应滞后。     

配网带电作业机器人系统的设计

为了提高配网带电作业的安全性和作业效率,设计配网带电作业机器人系统,包括主从遥操作液压机械臂、控制系统、带电作业工具系统、绝缘防护系统和绝缘斗臂车等,描述其特有的结构、技术参数和工作原理。采用主从位置闭环随动控制,主从手同构,主手具备力反馈,提高操作的灵活性和工作效率。在10 kV配网带电线路进行试验,验证了设计的合理性和优越性。     

基于AMESim-MATLAB的滑模模糊阻抗力位切换控制

为提高电液伺服系统在不同工况下位置跟踪和力跟踪性能,并减小力位切换时的力位跟踪误差,提出一种基于滑模模糊阻抗的力位切换控制策略。在自由空间中采用滑模控制提高系统位置跟踪性能,在接触空间采用基于位置的模糊阻抗控制提高液压缸从自由空间到接触空间的接触力稳定性。在建立AMESim模型基础上,与MATLAB/Simulink建立联合仿真,结果表明：该控制算法对电液伺服系统有良好的力位跟踪能力,有效减小了力位切换过程中力位跟踪误差。     

预弯机位置速度双闭环同步控制

针对预弯机电液比例控制系统的高同步精度和速度控制要求,考虑到负载力对速度稳定和位置精度的影响,提出基于单轴带负载力补偿的位置速度双闭环控制的四轴同步控制策略。针对单轴同时控制位置和速度特点采用外环位置控制、内环速度控制的双闭环控制方法;对于四轴同步,采用两组主从同步、两组主轴之间均值同步的混合同步控制方式。仿真结果表明:该控制策略实现了较高的同步精度和速度误差,同步控制精度可达到0.24 mm,速度跟踪误差控制在2.2 mm/s以内,完全满足预弯机生产过程的控制要求。     

基于PLC和触摸屏的电动折弯机控制系统研究

折弯机在钣金制造加工中具有十分重要的地位。针对液压折弯机生产效率低、折弯精度不够高的现状,提出了一种基于伺服电机直接驱动的全电动折弯机数控系统。以PLC作为系统的下位机,触摸屏作为上位机,采用并行结构方式作为折弯机的同步控制方案。该系统结构简单,人机交互方便,可维护性和可移植性好;实验验证Y轴上的定位精度达到了±0.01 mm,重复定位精度达到了±0.001 mm,能够很好地满足折弯机对同步控制的要求。     

基于虚拟主从同步控制的龙门式机器人系统设计与实现

介绍了虚拟主从同步控制在高精度龙门式机器人中的应用,描述了该系统的原理、结构。基于LTi高端伺服驱动器Servo C-Plus以及控制器Motion One,使用符合IEC61131-3标准并支持Code Sys V3.0平台的PLC编程语言,实现了双伺服电机的同步控制,大大提高了龙门式机器人的精度、速度。     

基于反馈型自适应鲁棒控制的伺服泵直接驱动电液系统精确运动控制研究

由于传统泵控液压系统存在位置跟踪精度低、频率响应慢的缺点,给精确运动控制造成很多困难。对此,针对伺服电机泵直接驱动电液系统模型的非线性动力学特性和参数不确定性,采用反馈型自适应鲁棒控制（ARC）,实现伺服泵直接驱动电液系统的精确运动控制。建立伺服电机泵直接驱动电液系统的动力学模型,通过非线性泵流量映射重新建立泵的动力学模型。采用反馈型ARC方法进行控制器设计,合成泵的控制输入,使气缸执行器位置跟踪一个期望的轨迹,并对系统模型的位移斜坡响应和伺服泵功率进行实验仿真。结果表明：相比于PID控制,反馈型ARC控制下的位移跟踪误差大幅度降低,伺服泵的平均功率分别降低了55%、26%、63%,峰值功率也有所降低。采用反馈型ARC控制,能够实现有效的模型补偿,使得系统运行稳定,提高系统模型的跟踪性能和鲁棒控制性能。