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土工三轴试验系统轴向加载的模糊变阻抗控制策略研究

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土工三轴试验系统轴向加载的模糊变阻抗控制策略研究

作者：周刚河北大学

学位级别：硕士

室内土工三轴试验是研究岩土材料动力变形特性、强度特性和本构关系模型的重要手段,其中三轴试验平台是土力学试验中最常用的试验仪器。但三轴试验平台的加载精度与稳定性易受岩土材料非线性力学特性的影响,进而影响试验数据的准确性。... 详细信息

室内土工三轴试验是研究岩土材料动力变形特性、强度特性和本构关系模型的重要手段,其中三轴试验平台是土力学试验中最常用的试验仪器。但三轴试验平台的加载精度与稳定性易受岩土材料非线性力学特性的影响,进而影响试验数据的准确性。针对此问题,本文对三轴试验平台加载系统的控制策略进行了以下研究:(1)针对岩土试样的非线性力学特性对加载系统精度的影响,结合机器人力控制策略,以阻抗控制为基础,给出了一种基于PID的自适应变阻抗控制策略。首先,通过对力稳态误差的分析,建立了新的轴向加载系统阻抗模型,并采用自适应算法根据力跟踪误差对阻抗模型中的阻尼参数进行在线调节,用于实时补偿加载过程中土样刚性时变带来的影响;然后,引入前置PID控制器,来提高系统的响应速度,以满足对于高频率加载试验的需求;最后,利用劳斯稳定判据,对系统的稳定性进行了分析,并给出了自适应算法中更新率的取值范围。基于MATLAB/Simulink搭建了基于PID的自适应变阻抗控制系统模型,并进行了仿真试验,对其在加载试验中的可行性进行了验证。(2)根据理论与仿真试验结果分析可知,自适应算法中更新率的选择会影响所给控制策略的控制性能,更新率取值越大系统对力跟踪误差的补偿越明显,但会产生较大的力超调。因此,给出一种基于PID的模糊自适应变阻抗控制策略,通过模糊控制器,根据力跟踪误差对更新率进行在线调节,以保证系统具有较小的力跟踪误差和较快的响应速度的同时,抑制力超调的产生。为了验证所给控制策略的有效性和优越性,在MATLAB/Simulink搭建了基于PID的模糊自适应变阻抗控制系统模型,分别进行了恒力加载试验和动态加载试验,试验结果表明,相比于阻抗控制策略和基于PID的自适应变阻抗控制策略,基于PID的模糊自适应变阻抗控制策略使加载系统在响应时间、力超调和跟踪误差上取得更优的效果。(3)为在实际系统中对所给出控制策略的有效性进行验证,以工控机为控制器,Panasonic交流伺服电机为执行器,Quanser Q8为接口,X-Y-Z三轴运动平台与岩土试样为被控对象,搭建了轴向加载系统的半实物仿真平台,分别进行了恒力试验与动态加载试验。试验结果表明,相比于基于PID的自适应变阻抗控制策略,基于PID的模糊自适应变阻抗控制策略使加载系统的调节时间、超调量和力跟踪误差分别降低了约29.1%、74.1%和54.4%。总之,针对岩土试样的非线性力学特性对加载系统精度的影响,本文分别给出了基于PID的自适应变阻抗控制策略和基于PID的模糊自适应变阻抗控制策略,对岩土试样非线性力学特性带来的影响进行补偿,以提高三轴试验平台加载系统的精度和稳定性。分别进行数字仿真验证和搭建轴向加载系统半实物仿真平台进行验证,结果证明了本文所给出控制策略的有效性和优越性。

关键词：自适应变阻抗控制伺服电机控制模糊控制土工三轴试验

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舱门运动模拟装置及其控制系统开发

舱门运动模拟装置及其控制系统开发

作者：陈皞大连理工大学

学位级别：硕士

高性能飞行器出于机动性、隐身性及超声速巡航等技术要求,机载投放物等附加载荷常被置于舱体中,采用内埋装载的形式。而舱体的舱门在高速、超声速情况下的动态开启过程,会为飞行器设计带来一系列复杂的气动问题。舱门动态开启过程中所... 详细信息

高性能飞行器出于机动性、隐身性及超声速巡航等技术要求,机载投放物等附加载荷常被置于舱体中,采用内埋装载的形式。而舱体的舱门在高速、超声速情况下的动态开启过程,会为飞行器设计带来一系列复杂的气动问题。舱门动态开启过程中所受的气动载荷对舱门的材料选择、结构设计、驱动系统开发等而言,都是必要的原始数据。而获得舱门完全开启状态和动态开启过程中所受气动力值,研究它们之间的联系,也是飞行器总体设计中的关键问题。本文针对以上问题展开研究,旨在改良该气动载荷的获得方法,开发了一套等比例微缩的新型舱门运动模拟装置。该装置能够模拟飞行器舱门的开启动作,用于在风洞中测量作用在此模拟舱门上的静态及动态气动载荷,为后续相关研究工作提供设备与技术支持。首先,本文阐明了课题的研究内容及其意义,对风洞实验等相关研究背景内容做了简要介绍,并对舱门开启机构及舱门运动控制的常见形式统进行了分析和对比;其次,对舱门运动模拟装置的硬件结构、传动系统、驱动系统的设计及上位机、伺服电机、编码器等硬件的选配和性能进行了介绍;之后,详细地阐述了在Windows平台下利用Visual C++开发本套装置控制系统软件的思想、过程及其实现的功能。对包括控制界面的设计、伺服系统的建立、舱门开启过程中时间精度和位置精度的控制方式、多线程技术、超精密计时方式、CML和IK220与Visual C++的接口实现等在内的相关程序实现方式给予了说明,其中重点阐述了伺服电机控制的实现;最后,介绍了针对本套装置舱门开启时间及位置精度所做的性能测试的相关内容,并给出了实验结果。实验结果表明,本文所研制的舱门运动模拟装置,能按既定要求完成风洞实验过程所需的全部动作,并能够达到预期的舱门开启时间精度和位置精度,且性能稳定、可靠性好,为相关研究的后续工作奠定了基础。同时,舱门运动模拟装置的控制系统采用了开放式的控制方式,可以方便地进行二次开发,以适应更多形式的风洞实验要求。

关键词：舱门运动模拟装置伺服电机控制 Visual C++

基于FPGA的特种车辆伺服控制系统设计及控制算法研究

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基于FPGA的特种车辆伺服控制系统设计及控制算法研究

作者：王江江哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着特种车辆全电化的需求牵引和发展,车体调平、运动机构的锁定与解锁、燃气导流器的展开与撤收、起竖展开机构的起竖与回平、箱体的开盖与关盖等机械动作都需要伺服电机来驱动完成,伺服控制系统在特种车辆中的应用越来越多。早期的伺... 详细信息

随着特种车辆全电化的需求牵引和发展,车体调平、运动机构的锁定与解锁、燃气导流器的展开与撤收、起竖展开机构的起竖与回平、箱体的开盖与关盖等机械动作都需要伺服电机来驱动完成,伺服控制系统在特种车辆中的应用越来越多。早期的伺服控制系统一般都是基于单一单片机模式或是单一DSP模式或单片机及DSP组合实现的,代码采用顺序执行的运行方式,处理器的频率有限,控制系统的电流环控制频率一般只能到达10k Hz,处理速度仍难以满足电机控制对高实时性、高带宽的要求,本文以FPGA为特种车辆控制核心进行了车载伺服控制系统的设计。本文首先进行了伺服控制系统硬件设计,完成了主控单元和功率单元的设计。然后建立了一个在伺服控制系统永磁同步电机在旋转坐标系下的数学模型,给出位置控制算法、速度控制算法、磁场定向控制算法、SVPWM原理算法的实现方法;本文分析了传统速度PID控制的不足,通过在PI控制算法的基础上增加了前置低通滤波器从而形成改进型PI控制算法,改进了速度控制算法。通过采用参数整定方法,配置所述比例与积分增益系数K和K,使系统的“目标跟踪性能”和“外扰抑制性能”都能达到最佳。本文针对目前曲线规划方法的不足,提出了一种新的曲线规划算法,采用离散动态规划算法,根据当前的位置、速度等运动信息,先实时计算满足后续距离最大减速的速度值,再向前反推计算加速度决定加速、减速和匀速运动,并可以根据变化的目标位置值实时规划曲线。构建特种车辆伺服控制系统的仿真模型,并对整个伺服控制系统进行仿真分析,仿真结果验证了改进型PI速度控制算法的有效性。本文主要进行了伺服控制系统的硬件电路的设计;本文设计系统的FPGA软件代码和DSP软件。采用HDL CODER工具自动生成电机磁场定位控制(FOC)模块的VHDL代码,使伺服控制系统的电流环的控制频率达到20k Hz。最后,搭建完整的伺服控制系统实验环境,进行实际测试,对测试结果进行分析,验证系统的控制性能。

关键词：伺服电机控制 FPGA HDL代码生成曲线规划改进PI控制磁场定位控制

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伺服压力机控制系统设计

伺服压力机控制系统设计

作者：李麟华中科技大学

学位级别：硕士

伺服电机的有效控制是伺服压力机成型的关键，电机速度的精确控制有利于成型件质量的提高，而模块间通信的及时有利于提高整个系统的精度，人机界面对加工数据的实时反馈大大提高了系统的可视化和可控化。因此有必要优化传统的压力机成... 详细信息

伺服电机的有效控制是伺服压力机成型的关键，电机速度的精确控制有利于成型件质量的提高，而模块间通信的及时有利于提高整个系统的精度，人机界面对加工数据的实时反馈大大提高了系统的可视化和可控化。因此有必要优化传统的压力机成型系统，将这些重要因素有效的、合理的组合起来。本文以永磁交流伺服压力机的成型工艺流程为设计需求，提出了一套基于STM32F103C8控制器和QT程序设计软件的嵌入式、模块化、网络化控制系统。主要包括现场调试模块、运动控制模块、人机界面模块以及数据存储模块，该系统实现了在远程终端控制加工现场并监控产品质量，同时人机界面可实时显示当前电机运行状态，控制精度高，可靠性好。控制系统的研究内容为： 1）设计基于SPI写Flash的SD存储卡的文件系统，可以在没有上位机的情况下保存数据，为系统的后续升级和维护提供参考依据。 2）系统的硬件设计以及软件设计。人机界面模块使用较为新型的QT软件开发;运动控制模块基于STM32，主要产生控制电机驱动器的信号，为了保证精确控制，加入编码器反馈环节;液晶显示模块采用LCD屏，通过按键现场调试电机运动。 3）建立TCP/IP通讯网络，实现上位机和下位机远程数据通讯，同时在OpenCV的基础上建立了远程视频传输。

关键词： STM32 伺服电机控制 QT SPI-FLASH TCP/IP

压差信号器检测软件开发及全自动调压装置设计研究

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压差信号器检测软件开发及全自动调压装置设计研究

作者：林劲湖南科技大学

学位级别：硕士

某企业压差信号器有三种型号,每种型号有十道工序,每一道工序有十二个压力值需检测记录,采用人工记录工作量大,容易出错。本文研制的检测系统将数据自动采集、记录在给定的文件夹中,解决了以往工作量大、记录数据易出错的问题,提高了产... 详细信息

某企业压差信号器有三种型号,每种型号有十道工序,每一道工序有十二个压力值需检测记录,采用人工记录工作量大,容易出错。本文研制的检测系统将数据自动采集、记录在给定的文件夹中,解决了以往工作量大、记录数据易出错的问题,提高了产品检测的工作效率;本文还对待开发的全自动调压装置进行了技术研究,全自动调压装置的开发,能够提高试验台检测的自动化程度,同时一定程度提高试验台的检测精度,为新型全自动精密控制试验台的设计开发提供了技术方案。主要研究内容如下:液压检测系统的国内外研究现状调查,包括液压测试台、计算机辅助测试技术和伺服电机控制技术的国内外研究现状资料分析。压差信号器压力检测自动采集记录的控制系统设计,包括原理图设计和硬件选型、控制电路安装调试。压差信号器检测软件的开发,进行串口通信模块、电压采集与判断模块、表格选择与切换模块、数据储存模块和界面自动显示模块的程序设计,实现企业多品种压差信号器不同工况下的数据自动采集和自动储存。低压条件下油液体积弹性模量的测试研究,设计出实验装置,完成控制系统设计和软件编程,获得低压条件下油液体积弹性模量,为低压下的压力精密控制研究奠定理论基础。设计全自动调压装置,包括调压泵的结构设计和参数计算,为全自动压差试验台的开发提供研究基础。研制的压差信号器检测系统交付合作企业使用,反映良好。提出的全自动精密控制试验台开发方案也获得了企业的肯定,可为新型测试台的设计开发提供参考价值。

关键词：压差信号器 VB 6.0 检测系统伺服电机控制

基于PCI控制的新型无轴向进给齿轮珩磨样机的设计

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机械工程与技术 2018年第5期7卷 336-343页

作者：于立娟雷健张学成郭新旭吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春

设计制造了新型无轴向进给齿轮珩磨机床样机,该机床样机结构主要由机床架、渐开线蜗杆型珩磨砂轮、伺服电机、主轴传动系统、工件轴系统构成。机床控制系统以PCI-1010运动控制卡为核心控制两台伺服电机同步运行,电机刚性连接主轴传动系... 详细信息

设计制造了新型无轴向进给齿轮珩磨机床样机,该机床样机结构主要由机床架、渐开线蜗杆型珩磨砂轮、伺服电机、主轴传动系统、工件轴系统构成。机床控制系统以PCI-1010运动控制卡为核心控制两台伺服电机同步运行,电机刚性连接主轴传动系统拖动珩磨砂轮实现机床磨削齿轮过程中的对刀、同步磨削、差速进给、复位等操作。PCI-1010运动控制卡与伺服电机驱动器连接,获取蜗杆型珩磨砂轮轴的运动信息,通过VB编写控制程序同时设计开发出满足机床实际要求的可视化界面,机床操作人员通过修改相应的参数并点击不同的指令按钮控制机床进行自动加工和手动加工模式。

关键词：无轴向进给珩磨机床伺服电机控制

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导流开关的控制

现代化农业 1987年第5期 33-35页

作者：李孟玉马永君八五二农场农机站

导流开关全称为导流转向开关(又名三通或裤衩),是种子工厂中与提升机配合实现种子输送转向、分流必不可少的装置。该装置处于提升机的顶端(高达几十米处)。在

关键词：开关触头伺服电机控制输出管导流板控制电路动触头电路工作原理加力臂常闭触点灯开关

基于LABVIEW的电机控制和数据采集系统

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时代汽车 2023年第4期 14-16页

作者：黄鑫广江铭徐飞儿李应优柳州赛克科技发展有限公司广西柳州市545000

针对具有双泵结构的汽车变速器液压阀板,在进行测试验证过程中,需分别独立控制双泵供油,提出了一种通过伺服电机驱动双泵,上位机采用LABVIEW平台开发,并通过相应的硬件设备实时采集控制电流、压力信号的电机控制和数据采集系统。该系统... 详细信息

针对具有双泵结构的汽车变速器液压阀板,在进行测试验证过程中,需分别独立控制双泵供油,提出了一种通过伺服电机驱动双泵,上位机采用LABVIEW平台开发,并通过相应的硬件设备实时采集控制电流、压力信号的电机控制和数据采集系统。该系统采用工控机、CAN卡、NI数据采集卡、SINAMICS S120组成硬件结构,通过设计上位机软件实现对伺服电机控制、多种信号采集功能,并重点介绍了上位机软件和实现方式,经现有台架改造和测试,该系统能够实现伺服电机转速控制和信号采集功能,能够满足液压阀板测试要求。

关键词： LABVIEW 伺服电机控制数据采集

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永磁体嵌入式同步电机的构造及控制

组合机床与自动化加工技术 2006年第2期 69-70,73页

作者：牟日波大连机床集团辽宁大连116620

永磁伺服电机的设计与开发是目前的热点之一,永磁体嵌入式同步电机(IPMSM),以其独有的特性正日益受到关注。文章对IPMSM的转子构造进行分析,提出最大转矩/电流控制方法。

关键词：永磁体嵌入式同步电机(IPMSM) 伺服电机控制转予构造