直线伺服同步传动的H_∞控制

一、直线伺服同步传动的H_∞控制（论文文献综述）

倪少军,王海,郭燕^[1]（2022）在《基于伺服控制策略的带式输送机永磁直驱控制技术》文中研究表明带式输送机设备的传动链过长,易使电机传动效率持续下降,导致永磁体元件损毁程度加重。为解决此问题,提出基于伺服控制策略的带式输送机永磁直驱控制技术方法。根据永磁同步电机工作原理,建立稳定的三相静止坐标系,通过空间矢量调制的方式,设计基于伺服控制策略的永磁同步电机数学模型。在此基础上,借助电机磁路结构,分析气隙磁密波形,利用主要电磁参数计算结果,实现带式输送机永磁直驱控制技术方法设计。对比实验结果表明,与变频式控制手段相比,伺服控制策略可有效弥补输送机传动链过长的弊端,在解决电机传动效率过低的问题的同时,减轻永磁体元件的实际损毁程度。

韩慧彦^[2]（2021）在《交流伺服压力机动态特性建模与仿真》文中指出为了提高交流伺服压力机的动态性能,综合考虑了Stribeck模型、动力源和执行机构的数学模型,建立了伺服系统的数学模型,并基于MATLAB的Simulink模块,对伺服系统的动态特性进行仿真。结果表明:上模具到达设定值时伺服系统的跟踪误差为0.01 mm,具有较高的精度,为交流伺服系统的设计和性能的改进提供了依据。

车长金^[3]（2021）在《增材制造缺陷的LIBS在线检测研究》文中研究指明近几年,随着新一轮科技革命和产业变革的快速推进,以增材制造为代表的先进制造技术取得了飞速发展,其研究及应用遍布航空航天、国防工业、电力工业、汽车产业、医疗器械和模具制造等高端装备制造和高精尖科技发展领域,在我国国民经济与社会发展中发挥至关重要的作用。增材制造技术采用数字离散/堆积原理,逐点加工、逐线搭接、逐层叠加材料形成制件,具有零件加工效率高、加工周期短、节省原材料、成形工艺简单且精度高、可直接成形任意复杂形状结构等优势,但由于加工过程中激光与材料相互作用的物理机制非常复杂,可能导致成形零件的内外部出现裂纹、孔洞、夹杂物、未熔合、球化等不同种类缺陷,严重影响零件的使用性能和寿命。因此,实施增材制造缺陷在线检测,对于提高增材制件质量至关重要。本文采用激光诱导击穿光谱分析技术对激光选区熔化（Selective Laser Melting,SLM）增材制件缺陷进行在线检测,具有原位、实时、无损检测等优势,重点搭建了SLM增材制造过程缺陷的LIBS在线检测装置,通过实验采集并分析熔池的等离子体光谱,结合机器学习算法完成缺陷的实时探测与高精度识别。主要研究内容如下:（1）搭建了SLM金属增材制件缺陷的LIBS在线检测装置。在确保不影响SLM加工过程的前提下,结合SLM金属增材制造的工艺特点,设计了同轴双光路LIBS光纤检测探头、X-Y-Z三轴丝杠进给位置伺服驱动等装置。同轴双光路LIBS光纤检测探头采用光纤光学传输方法将脉冲激光束导入SLM腔室内,并将激发熔池产生的等离子体信息同轴传输至探测器。探头腔体内部安装的凸透镜、反射镜等光学元件为激光和等离子体传输提供了光学路径。在SLM粉末缸正上方安装的丝杠进给伺服驱动系统,用于传动同轴双光路LIBS光纤检测探头,实现在SLM工作腔室内的稳定运行和对熔池焦点的精准定位。同时,完成了实验设备的选型、分析及参数优化。通过LIBS激光脉冲到熔池焦点的精密定位、激光光源导入并诱导激发等离子体、等离子体光谱信息采集与传输、在线检测系统时序控制、等离子体光谱分析与缺陷识别等在线检测流程,实现了SLM增材制造过程缺陷的在线检测目标。（2）在对丝杠进给位置伺服驱动系统进行动力学建模基础上,提出基于PID控制器和线性自抗扰控制器（Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC）等两种动力学控制方案,通过Matlab/Simulink仿真环境,在无扰动、有三角波扰动或正弦波扰动等条件下,分别对直线、圆形和“8”字形给定轨迹进行两种控制策略的跟踪效果对比分析,并通过实验验证了系统轨迹跟踪性能。结果表明,线性自抗扰控制不依赖丝杠进给伺服系统的精确数学模型,容易消除机械摩擦力的非线性和系统不确定性等影响,实现轴间解耦和系统扰动补偿。（3）采用交流永磁同步电动机驱动的X-Y-Z三轴丝杠进给伺服系统,完成LIBS光纤检测探头在SLM增材制造工作腔室空间内的运动速度控制、轨迹和位置跟踪控制。重点对伺服系统的电流环、速度环和位置环等分别进行校正。通过仿真和实验结果表明,X-Y-Z三轴丝杠进给位置伺服系统传动LIBS光纤检测探头,快速性好、定位精度高,能够实现对SLM熔池的快速、精准定位和轨迹跟随。（4）采用k最邻近（K-Nearest Neighbor,KNN）、支持向量机（Support Vector Machines,SVM）和随机森林（Random Forest,RF）等三种机器学习算法进行SLM增材制件缺陷的识别研究。首先对比镍基合金制件有缺陷和无缺陷样品的光谱,区分不同样品的光谱差异。再通过小波变换的方法对谱线基底进行校正,以减小谱线的空白背底,扣除连续背景噪声。之后,采用主成分分析法（Principal Component Analysis,PCA）对LIBS光谱数据做降维处理,可以过滤数据噪声及冗余信息,提高缺陷识别的准确性。最后采用机器学习算法完成缺陷识别,并对三种算法的识别性能进行对比分析。识别结果表明,结合机器学习算法的LIBS在线检测技术,可以有效的识别出SLM金属增材制件的缺陷。本文实现了增材制造金属零件缺陷的LIBS在线高精度检测与识别。通过自主搭建的激光诱导等离子体信号检测与分析装置,采集并分析了等离子体特征光谱。所设计的基于线性自抗扰控制器的丝杠进给位置伺服驱动系统可以有效传动LIBS光纤检测探头,完成SLM熔池及样品的快速、精准定位。结合机器学习算法建立的定标模型、分类识别模型,不仅提高了不同种类合金零件定性分析性能,对合金零件缺陷具有较强的分类识别能力。本文所开展的研究工作及成果,可以为增材制造金属零件缺陷识别提供依据,进而为改善增材制造过程工艺、实施缺陷机理分析及控制、提高增材制造金属零件质量等提供支持。

金鸿雁^[4]（2021）在《高精度永磁直线同步电动机互补滑模控制策略研究》文中研究表明永磁直线同步电动机（PMLSM）作为直驱传动机构的核心单元,以其高速度、高精度、高效率的优点被广泛应用于高档数控机床、微电子设备、精密测量和IC制芯等高端制造领域中,具有十分广阔的应用前景。然而,由于在结构上省去了中间机械传动环节,参数变化、负载扰动和摩擦力等不确定性因素会直接作用于电机动子上,增加了电气控制的难度,从而直接影响高精度数控加工系统的性能。因此,在高精度微进给控制领域,必须站在高层次,在考虑不确定性对系统影响的前提下,研究直线电机伺服进给系统的控制策略,对于理论分析和工程实践均具有十分重要的意义。本文面向高速高精密加工,以PMLSM为研究对象,重点解决其易受不确定性因素影响而降低伺服性能的问题。以滑模控制（SMC）为基础,结合反推控制、神经网络控制等方法对直线伺服系统位置跟踪展开研究,以兼顾高档数控机床对高精度伺服系统的鲁棒性和跟踪性的双重要求。主要研究内容如下:（1）在阐述PMLSM基本结构和工作原理的基础上,对PMLSM的电压、磁链、电磁推力和运动方程等进行分析与推导,建立含有参数变化、负载扰动等不确定性因素的机电耦合系统模型,并对影响电机伺服性能的不确定性因素逐一分析,为控制系统的研究与总体设计提供理论基础。（2）针对PMLSM伺服系统易受参数变化、负载扰动等影响的问题,在SMC的基础上,通过引入互补滑模面的方式,设计互补滑模控制（CSMC）方法克服不确定性因素对系统的影响,提高系统位置跟踪精度。同时,为解决CSMC固定边界层内鲁棒性差的问题,引入接近角的概念对边界层进行优化,提出全局CSMC方法,在不影响系统快速性和跟踪性的前提下,有效地削弱了抖振,提高系统对不确定性因素的鲁棒性。仿真结果表明,同SMC和CSMC相比,全局CSMC可以有效减小位置跟踪误差,提高系统的位置跟踪精度。（3）为实现系统的全局稳定性和完全鲁棒性,同时解决控制器参数选取困难的问题,提出将反推控制理论、二阶SMC思想与CSMC相结合的自适应反推二阶CSMC方法,确保PMLSM伺服系统的位置跟踪性能。通过利用位置误差和虚拟变量误差设计滑模面,自适应反推二阶CSMC既继承了反推控制全局稳定性和二阶SMC完全鲁棒性的优点,又拥有了CSMC的跟踪误差减半的优点。此外,针对系统中不确定性因素上界值难以选取的难题,设计自适应律估计系统不确定性因素并在线对控制器参数进行调整。仿真结果验证了该方法可行有效,能够提高系统的位置跟踪精度,对于不确定性因素有较强的鲁棒性。（4）为进一步估计系统不确定性因素,提升PMLSM系统的伺服性能,设计了基于Gegenbauer递归模糊神经网络（GRFNN）和鲸鱼优化算法（WOA）的智能反推二阶CSMC方法,从而提高系统对不同参考轨迹的跟踪性能。在自适应反推二阶CSMC的基础上,采用GRFNN替换原有的自适应律,用于逼近系统不确定性因素,实时反馈动态信息,避免经验选取控制器参数而无法保证最优性能的问题。同时利用WOA优化网络权重,加快神经网络学习速率,结合离线训练、在线学习的方式,解决神经网络在线训练影响系统动态性能的问题,进一步提高系统的伺服性能。仿真结果表明,智能反推二阶CSMC方法在提高系统位置跟踪精度和鲁棒性方面具有明显的优越性。（5）最后,搭建基于Links-RT的PMLSM系统实验平台以验证所提出的控制算法的有效可行性。Links-RT是基于实时仿真机和电机,辅以软件、硬件配置而成的实时仿真实验设备,具有高可靠性和强实时性。采用两台直线电机对拖的加载实验方案,针对本文设计的控制方案开展了额定参数实验、参数变化实验和变载实验等,实验结果验证了所提出的控制方法的可行性和有效性。

金伟清,李郁,刘笃喜^[5]（2021）在《一种卷绕系统大行程精密自动测量计米方法》文中研究指明大行程位移测量计米精度决定了卷绕式系统的位置控制精度。目前的计米方法测量误差大,不易实现正反双向计米。提出并设计了一种面向卷绕系统的大行程位移精密自动测量计米方法,以双同步齿形带传动副作为精确夹持传送装置,同时采用主动驱动计米与从动轮计米,主动轮由带编码器的交流伺服电机驱动,从动轮计米采用霍尔齿轮转速传感器,可减小同步带轮打滑引起的测量误差。经分析同步带传动多边形效应引起的直线传动位移误差,提出采用加厚聚氨酯圆弧齿同步带以提高测量精度,提出了一种同步带打滑检测及误差修正方法。该方法已用于某型飞机试飞空气静压测量拖锥自动收放系统线缆收放位移检测,结果证明,该方法原理正确可行,位移测量误差不大于0.2%。

徐琪蒙,李洪文,何进,王庆杰,卢彩云,王春雷^[6]（2021）在《小麦播种自走式农用移动平台设计与试验》文中进行了进一步梳理针对农业生产劳动力短缺、人工成本增加和作业效率不高等问题,该研究设计了一种自走式农用移动平台,可更换搭载不同农具进行田间无人驾驶作业,以"机器换人"完成精度高、强度大、重复性强的农业工作。以小麦播种为例,基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）定位测速技术、播深控制技术实现自动化播种;采用CAN总线技术、多电机同步驱动技术、差速-电动推杆结合的转向控制方法实现移动平台行走和转向。田间试验结果表明:基于GNSS的电控排种系统稳定可靠,排量稳定性变异系数≤1.8%,播深稳定性系数≥89%.驱动控制系统响应速度快,启动伺服电机2.6 s后实际转速逐渐接近目标转速,同步速度误差变化也趋于相对稳定,平台在负载作业状态下具有较强的抗干扰能力和速度一致性;转向控制系统通过电动推杆驱动车轮转向,转角平均绝对误差<0.7°。研究可为促进农业播种智能装备的发展提供参考。

王建杰^[7]（2021）在《基于滑模控制的直驱工作台节能方法研究》文中研究表明直线电机作为工业中最基本的装备之一,被广泛应用于超精密驱动、军事、轨道交通、医疗及半导体等领域,其性能决定着最终产品的性能和成本。然而,直驱工作台在运行中极易受到诸如振动、摩擦和噪声等不利因素干扰,导致其轨迹跟踪精度受到一定程度的影响,进而增加系统的能耗。因此,在保证直驱工作台轨迹跟踪精度不受影响的前提下,如何通过控制算法调节各个运动轴的驱动力,进而降低系统能耗并提高能源的利用率,成为直线电机领域研究的热点和重点问题。针对此问题,本文提出一种基于能量守恒定律的滑模控制节能算法,为直线电机领域解决能耗问题提供了一种新方法和新思路。本文的主要工作包括:深入剖析了直线电机的基本构成和基本工作原理,阐明了边端效应和气隙对直线电机性能和工作台轨迹跟踪精度的影响规律,给出降低边端效应影响的解决方案。详细分析了本文所用工作台的机械结构和传动特点,并深入了解了工作台内置直线电机的性能特性。基于上述分析,采用进给驱动系统经典建模方法,将库仑摩擦和粘性摩擦考虑在内,建立起直驱系统的动力学模型。从能量守恒角度入手,推导出直驱系统的总能耗表达式,并运用庞特里亚金最小值原理,建立起相应的哈密顿方程,进而推导出能耗最低状态下的滑动表面解析表达式,在选取合适的控制增益后,开发出一种基于能量守恒定律的滑模控制节能算法。引入李亚普诺夫候选函数,验证了所提滑模控制节能算法的稳定性。通过数值算例对所提滑模控制节能算法进行了仿真分析。依据前述相关理论,编写出基于能量守恒定律的滑模控制节能算法程序,利用dSPACE半实物实时仿真系统在直驱工作台上完成节能算法验证任务,并与传统滑模控制算法和Farrage等人所提自适应滑模控制算法作对比,分析不同算法下各个轴的电流大小和轨迹跟踪性能,验证了本文所提滑模控制节能算法在保证直驱工作台轨迹跟踪精度不受影响的前提下,能够实现系统能耗的降低并提升能源利用率。相关研究结果在工程应用中具有一定的参考价值。

王路鹭,方昕^[8]（2021）在《热成形机械伺服压力机伺服驱动及传动系统的研发》文中提出热成形机械伺服压力机采用大扭矩直驱伺服电机驱动、控制技术及高速重载丝杆传动系统,减少了传动链,提升了压力机整体传动效率和控制精度,提高了动态响应特性。同时可根据压力及位置的变化,动态跟随零件的收缩,完美匹配了热成形工艺要求。

李林涛^[9]（2021）在《交流伺服系统无差拍预测电流控制鲁棒性能提升方法》文中进行了进一步梳理由于永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）在功率密度,动态响应,调速范围等方面具有显着优势,被广泛用作交流伺服系统的执行机构。随着工业机器人、雷达跟踪、航空航天等高科技领域的飞速发展,其对伺服驱动系统的性能要求越来越高,研究具有高精度、高可靠性、高动态响应的交流伺服系统己变得十分重要。在交流伺系统中,电流环作为驱动系统三环控制的最内环,其动、稳态性能直接决定着伺服电机输出的电磁转矩。经典的线性控制策略很难满足现代工业对交流伺服系统高性能的要求,因此具有高动态性能的预测电流控制算法成为近几年研究的热点。PMSM预测电流控制系统具有良好的动态响应,但其控制精度却依赖对象模型的准确度,当存在模型参数与实际系统不匹配时会造成电流环出现跟踪静差甚导致系统不稳定。首先,本文对基于转子磁场定向原理的PMSM伺服系统进行了介绍,以同步旋转坐标系下的PMSM数学模型为基础,设计了PMSM无差拍预测电流控制（Deadbeat Predictive Current Control,DPCC）算法,并对DPCC的电流环时序以及算法的参数敏感性问题进行了分析。其次,针对传统DPCC存在模型参数不匹配和未建模动态等干扰引起的稳态电流误差和稳定性等问题,研究了一种基于指数双幂趋近律的滑模电流扰动观测器（Sliding Model Current Disturbance Observer,SMCDO）来实时观测、补偿预测电流控制系统中的扰动,并对电流进行预测以补偿数字控制延时。最后,理论分析了SMCDO的稳定性和收敛性,以及对基于SMCDO的永磁同步电机预测电流控制系统硬件结构和主要算法实现流程进行简要介绍。运用Matlab/Simulink仿真软件和以DSP+FPGA为控制芯片的PMSM伺服系统实验平台对所研究的基于滑模电流扰动观测器的无差拍预测电流（DPCC-SMCDO）方法分别进行了仿真和实验研究。仿真与实验结果显示,DPCC-SMCDO方法以有效提高传统DPCC抗模型参数失配的鲁棒性能。

杨兆宁^[10]（2021）在《永磁直线同步电机鲁棒重复速度控制》文中研究指明

二、直线伺服同步传动的H_∞控制（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、直线伺服同步传动的H_∞控制（论文提纲范文）

（1）基于伺服控制策略的带式输送机永磁直驱控制技术（论文提纲范文）

（2）交流伺服压力机动态特性建模与仿真（论文提纲范文）

（3）增材制造缺陷的LIBS在线检测研究（论文提纲范文）

（4）高精度永磁直线同步电动机互补滑模控制策略研究（论文提纲范文）

（5）一种卷绕系统大行程精密自动测量计米方法（论文提纲范文）

（6）小麦播种自走式农用移动平台设计与试验（论文提纲范文）

（7）基于滑模控制的直驱工作台节能方法研究（论文提纲范文）

（8）热成形机械伺服压力机伺服驱动及传动系统的研发（论文提纲范文）

（9）交流伺服系统无差拍预测电流控制鲁棒性能提升方法（论文提纲范文）

四、直线伺服同步传动的H_∞控制（论文参考文献）

• [1]基于伺服控制策略的带式输送机永磁直驱控制技术[J]. 倪少军,王海,郭燕. 电子设计工程, 2022(02)
• [2]交流伺服压力机动态特性建模与仿真[J]. 韩慧彦. 现代工业经济和信息化, 2021(12)
• [3]增材制造缺陷的LIBS在线检测研究[D]. 车长金. 长春工业大学, 2021
• [4]高精度永磁直线同步电动机互补滑模控制策略研究[D]. 金鸿雁. 沈阳工业大学, 2021
• [5]一种卷绕系统大行程精密自动测量计米方法[J]. 金伟清,李郁,刘笃喜. 传感技术学报, 2021(08)
• [6]小麦播种自走式农用移动平台设计与试验[J]. 徐琪蒙,李洪文,何进,王庆杰,卢彩云,王春雷. 农业工程学报, 2021(14)
• [7]基于滑模控制的直驱工作台节能方法研究[D]. 王建杰. 西安理工大学, 2021(01)
• [8]热成形机械伺服压力机伺服驱动及传动系统的研发[J]. 王路鹭,方昕. 锻压装备与制造技术, 2021(03)
• [9]交流伺服系统无差拍预测电流控制鲁棒性能提升方法[D]. 李林涛. 西安理工大学, 2021
• [10]永磁直线同步电机鲁棒重复速度控制[D]. 杨兆宁. 辽宁科技大学, 2021

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