高速高精运动平台模型参数最小二乘辨识研究

针对高速高精运动控制对象模型参数辨识的问题,对辨识对象模型、最小二乘辨识算法和滤波器等内容进行了研究,提出了一种基于滤波器的最小二乘线性回归方程的辨识算法,即加入一个稳定的二阶传递函数,对系统输入输出数据进行了滤波处理,使辨识算法在噪声环境下能够减小失真且运行稳定.仿真与实验结果表明,最小二乘在有噪声的闭环运动控制系统中的辨识结果不收敛且失真,而加入滤波器的最小二乘算法能显著提高控制系统的稳定性及精确度,且满足其高速高精的要求.     

直线伺服系统正交投影迭代学习控制器参数辨识与优化

针对高频响直线伺服系统前馈控制器参数的辨识问题,引入正交矢量投影的分析方法构建正交矢量基函数,将控制模型在基函数所构建的正交矢量空间中进行投影,采用迭代学习方法沿基函数轴方向进行前馈控制器参数迭代辨识并通过前馈进行补偿,将迭代学习控制方法从时域辨识拓展到正交矢量基函数空间领域。仿真与实验结果表明,该方法显著提高了直线伺服系统的位置跟踪精度和高速响应性能,满足高速高精度的要求。     

基于共享库的通用工业机器人示教器软件设计

针对市场对工业机器人需求多样化的趋势,设计一款应用于嵌入式Linux操作系统的通用示教器软件。基于QT开发框架进行人机交互界面设计,依据需求分析和示教器的工作原理设计了运动控制模块、机器人语言的代码编辑模块、基于机器人语言代码示教复现模块以及通信与数据采集模块等内容。为了让示教器软件具有通用性,在软件架构中引入了Linux操作系统共享库技术,将与机器人算法相关的代码按照通用的接口集成到可替换的共享函数库之中。最后结合摆臂焊接机器人和SCARA机器人机械本体搭建了工业机器人控制系统并且分别进行操作测试,结果表明设计的示教器软件人机界面友好,功能完善,并且可以应用于不同的工业机器人。     

基于边缘检测的零件轮廓识别系统开发

针对工业流水线检测中存在的成本大、检测效率低的问题,将轮廓检测技术应用到工业流水线检测中,基于边缘检测方法的基本原理,提出了一种基于边缘检测的零件轮廓识别方法。该方法首先使用Canny边缘检测算法来提取出零件的边缘,并在此基础上进一步提取出零件轮廓的相关特征,最后通过与待检测的零件轮廓特征相比较,从而实现对零件的识别检测;为了验证设计方法的正确性,本文搭建了一套零件轮廓识别系统,并使用工业零件来测试该系统的性能。研究结果表明:该系统能够快速、准确地识别目标零件,满足工业流水线检测的需求。     

非最小相位系统自适应模型逆技术研究

针对非最小相位系统中的轨迹跟踪控制问题,基于非最小相位系统的闭环注入体系结构,对非最小相位系统的前馈控制器设计方法、模型逆技术以及自适应控制进行了研究。首先,采用非最小相位零点忽略技术、零相位误差跟踪控制技术和零幅度误差跟踪控制技术设计了系统的前馈控制器,并对3种模型逆技术进行了分析;在此基础上针对系统中非最小相位零点的偏移问题,采用遗忘因子最小二乘法实现了前馈控制器的自适应;最后进行了仿真和试验。研究结果表明:相对于使用零相位误差跟踪控制技术和非最小相位零点忽略技术,采用零幅度误差跟踪控制技术设计的前馈控制器能够更有效地提高非最小相位系统的跟踪精度,系统的轨迹跟踪误差分别减少了61.45%和56.27%;使用自适应算法能够实现对系统参数变化的自适应控制,提高了系统的抗干扰性能。     

步进扫描光刻机远程控制器采样同步时钟技术

为实现100nm步进扫描光刻机的运动控制精度,需要硅片台掩膜台系统的远程采样控制器的采样时钟满足微秒级同步要求.为此采用由同步动作控制器(SAC)发起同步信息,经自定义同步信号总线(SSB)传输,在各分散数字运动控制器中产生采样同步时钟的架构.提出采用现场可编程门阵列(FPGA)硬件完成光纤通信底层协议,引入信号传输优先级管理机制,实现采样同步时钟经各分散控制子系统的光纤通道传输到远程采样控制器的一致性,减少由标准光纤通信协议引起的额外时间开销.估算和实验结果表明:采样同步时钟传输延时约为0.55μs,各分散控制子系统的远程采样控制器接收到采样同步时钟的时延不确定性小于60ns.该采样同步时钟传输技术已成功应用于高速纳米级步进扫描光刻机系统.     

无缝内衣机分布式气阀组驱动控制单元设计

针对内衣机气阀驱动路数繁多、空间布局分散的特点,归纳分析不同空间位置气阀的功能和性能要求,提出一种基于ＲＳ４８５ 总线通信的分布式驱动控制设计方案。根据控制单元分布式结构,构建了总体设计架构,论述了驱动控制单元硬件电路设计与软件开发,并根据控制指令传输需求,拟定了通信协议。为降低气阀功耗,提高动作准确率,驱动方式采取脉冲宽度调制（ＰＷＭ）保持的方式,通过深入研究ＰＷＭ 各参数对通过气阀线圈电流的影响,在不同频率值和占空比下测量气阀线圈电流,结合实际打动情况选择最合适的参数。测试结果表明,该方案稳定可靠,气阀工作效率高,满足无缝内衣机的控制要求。     

伺服系统变增益速度控制策略研究

固有周期性负载扰动的存在,会影响伺服系统速度控制性能,针对这一问题设计研究了一种变增益速度控制策略,用以改善系统的抗扰动特性;同时针对物理限幅对PI控制器所产生的饱和问题,采用积分预测的算法进行抗饱和处理。实验结果表明,所设计研究的控制方法简单、易行,系统不仅具有较强的抗扰动特性,同时具有较好的动态响应性能。