基于机床进给伺服系统中频振动抑制研究

1

作者 官鹏飞 区均灌 李慧颖 《机床与液压》 北大核心 2023年第19期92-98,共7页

伺服系统以其高性能、高精度等优势被广泛应用于数控机床和机器人上。机床进给伺服系统中由于滚珠丝杠等传动装置刚度有限,柔性连接方式易引发振动而影响其稳定性与精度。针对旋转进给伺服系统中存在的中频振动,提出一种基于二阶状态观... 伺服系统以其高性能、高精度等优势被广泛应用于数控机床和机器人上。机床进给伺服系统中由于滚珠丝杠等传动装置刚度有限,柔性连接方式易引发振动而影响其稳定性与精度。针对旋转进给伺服系统中存在的中频振动,提出一种基于二阶状态观测器的速度扰动观测补偿中频振动抑制方法,由速度观测器观测出的速度与实际速度反馈相减,通过带通滤波提取振动信号,作为补偿给到速度反馈上,抵消系统振动,提高系统带宽并保持稳定性和精度。最后在不同的速度环增益下,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 速度观测器 振动抑制 进给伺服系统 双惯量系统

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转子外圆对伺服电机性能影响的研究

2

作者 杨文德 杨恒宇 《日用电器》 2023年第11期77-81,共5页

伺服电机的定转子尺寸直接影响其电磁性能,本文基于理论分析与Ansoft电磁场有限元分析平台,研究100 mm口径内置式的伺服电机转子外圆偏心与不偏心对伺服电机电磁性能的影响。首先,对电机的齿槽转矩和反电动势进行理论分析,得到转子外圆... 伺服电机的定转子尺寸直接影响其电磁性能,本文基于理论分析与Ansoft电磁场有限元分析平台,研究100 mm口径内置式的伺服电机转子外圆偏心与不偏心对伺服电机电磁性能的影响。首先,对电机的齿槽转矩和反电动势进行理论分析,得到转子外圆偏心对电机电磁性能的影响;然后,在定子外径确定的情况下固定气隙厚度,改变定子内径和转子外径分析电机的电磁场分布情况和电磁性能,并分别建立转子外圆偏心和不偏心电机的2D有限元模型;最后,通过对其结构进行电磁仿真得到其电磁性能,通过对比理论分析和仿真数据,验证理论分析的合理性并得到转子外圆对伺服电机电磁性能的影响情况。 展开更多

关键词 伺服电机 永磁同步 电磁性能 转子偏心 有限元

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基于FPGA的高性能硬件EtherCAT主站研究

3

作者 经琦 王长恺 许凤霞 《控制与信息技术》 2023年第1期78-83,共6页

随着技术的不断进步,高端应用场合对EtherCAT主站的性能提出了越来越高的要求。传统的软件EtherCAT主站使用Windows或Linux操作系统实现,主站的性能和稳定性完全依赖操作系统的实时性,且主站的抖动一般为微秒级别,不能满足高端应用的需... 随着技术的不断进步,高端应用场合对EtherCAT主站的性能提出了越来越高的要求。传统的软件EtherCAT主站使用Windows或Linux操作系统实现,主站的性能和稳定性完全依赖操作系统的实时性,且主站的抖动一般为微秒级别,不能满足高端应用的需求;同时,传统的时钟同步算法以第一从站的时钟作为系统时钟,具有一定的局限性。对此,文章首先对目前EtherCAT主站研究的现状进行阐述;然后提出了一种基于FPGA的硬件EtherCAT主站方案以及一种基于FPGA主站时钟的DC同步算法,并对硬件EtherCAT主站实现的方法进行了描述;最后采用6台通用伺服驱动器作为从站设备,对主站系统进行了实验验证。实验结果表明,所设计的主站通信数据帧抖动仅为5 ns,且搭配本文所述的时钟同步算法,各从站间同步信号SYNC0中断实时同步,能满足各高端应用场景的需求;同时由于FPGA代码的可移植性,该主站可灵活应用于不同的硬件平台,具有很强的工程指导意义。 展开更多

关键词 ETHERCAT 主站 FPGA 时钟同步

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某型伺服电机轴承异响研究 被引量：1

4

作者 钟成堡 文智明 刘治利 《微特电机》 2023年第12期26-29,共4页

针对某型伺服电机在试制过程中出现的噪声异常问题。测试对比了异常与正常样机的噪声振动及轴系模态频率。结果表明,异常样机存在明显的分数倍频噪声振动峰值,且轴系轴向模态频率较正常样机明显偏低,分析判断是轴承外圈跑圈导致,经样机... 针对某型伺服电机在试制过程中出现的噪声异常问题。测试对比了异常与正常样机的噪声振动及轴系模态频率。结果表明,异常样机存在明显的分数倍频噪声振动峰值,且轴系轴向模态频率较正常样机明显偏低,分析判断是轴承外圈跑圈导致,经样机拆解得到进一步确认。通过轴承装配工艺的改进,解决了该异常噪声问题。 展开更多

关键词 伺服电机 异常噪声 频谱 模态频率 轴承跑圈

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基于磁路优化的伺服电机制动转矩提高方法研究

5

作者 刘娜 钟成堡 +1 位作者 陈飞龙 杨文德 《日用电器》 2022年第10期35-39,共5页

本文提出一种伺服电机制动器输出转矩提高方法,从电磁力及输出转矩解析式出发,推导了磁阻与制动转矩的关系,并利用有限元软件建立制动器三维模型,发现可以采用磁路优化的方法提高电机制动器电磁力和输出转矩。通过优化制动器定子磁轭和... 本文提出一种伺服电机制动器输出转矩提高方法,从电磁力及输出转矩解析式出发,推导了磁阻与制动转矩的关系,并利用有限元软件建立制动器三维模型,发现可以采用磁路优化的方法提高电机制动器电磁力和输出转矩。通过优化制动器定子磁轭和动子磁轭的磁密分布,提出一种定子磁轭凸起结构设计和动子磁轭与轮毂耦合设计方法,最终使电机制动器电磁力提高26.3%,制动转矩提高15.7%。 展开更多

关键词 伺服电机 制动器 输出转矩 磁路优化

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无油涡旋空压机性能测试系统设计与试验

6

作者 汤易升 唐铭迪 李明帅 《现代制造技术与装备》 2022年第10期28-31,52,共5页

无油涡旋空压机因其能够连续且稳定地输送高品质压缩空气,在气动控制系统中得到了广泛应用。文章基于LabVIEW软件及其硬件平台与可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)及比例-积分微分(Proportion-Integral-Differential... 无油涡旋空压机因其能够连续且稳定地输送高品质压缩空气,在气动控制系统中得到了广泛应用。文章基于LabVIEW软件及其硬件平台与可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)及比例-积分微分(Proportion-Integral-Differential,PID)控制相结合设计的测试系统,准确测试空压机的排气压强、流量、功率以及比功率等主要指标,实现了测试和调节控制的自动化,能实时采集和保存全过程的测试数据,同时加强结构设计,测试系统集成化程度高。试验结果验证了测试系统设计的正确性和合理性。 展开更多

关键词 无油涡旋空压机 测试系统 性能测试 试验验证

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装配气隙对伺服电机齿槽转矩的影响分析

7

作者 李峰岩 李雪 钟成堡 《日用电器》 2023年第9期126-130,共5页

自动化设备所使用伺服电机属于永磁同步电机中的一种,不可避免的会存在齿槽转矩,且其数值会受到气隙的影响。本文首先阐述了一种具有齿轭分离型定子结构的伺服电机,并对其齿槽转矩的产生机理进行了解析。之后,提出了削弱齿槽转矩的方法... 自动化设备所使用伺服电机属于永磁同步电机中的一种,不可避免的会存在齿槽转矩,且其数值会受到气隙的影响。本文首先阐述了一种具有齿轭分离型定子结构的伺服电机,并对其齿槽转矩的产生机理进行了解析。之后,提出了削弱齿槽转矩的方法,包括控制气隙尺寸值及其均匀性。最后进行了有限元建模与仿真,验证了气隙尺寸及均匀性对齿槽转矩的影响。 展开更多

关键词 伺服电机 齿槽转矩 装配气隙 有限元建模仿真

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伺服电机齿槽转矩削弱方法研究

8

作者 李峰岩 李雪 钟成堡 《日用电器》 2023年第8期116-120,共5页

自动化设备所使用伺服电机属于永磁同步电机中的一种,多采用表贴式结构,不可避免的会存在齿槽转矩。本文首先阐述齿槽转矩的产生机理,并推导齿槽转矩的基本表达式。之后,提出削弱齿槽转矩的设计方法,包括采用分数槽设计和转子斜极结构... 自动化设备所使用伺服电机属于永磁同步电机中的一种,多采用表贴式结构,不可避免的会存在齿槽转矩。本文首先阐述齿槽转矩的产生机理,并推导齿槽转矩的基本表达式。之后,提出削弱齿槽转矩的设计方法,包括采用分数槽设计和转子斜极结构。最后进行建模与仿真,验证分数槽方案对于降低齿槽转矩的效果,并得到转子最佳分段数与斜极角。 展开更多

关键词 伺服电机 齿槽转矩 分数槽 转子斜极

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开关噪声对电流控制精度影响及抑制策略 被引量：2

9

作者 经琦 王长恺 +1 位作者 许凤霞 于力奇 《电气传动》 2024年第1期15-19,共5页

在高精度应用场合,对伺服系统的控制精度提出了极高的要求。伺服系统的控制精度很大程度上取决于反馈测量的精度,位置、速度反馈精度可通过提高编码器的绝对精度进行提升,且对外界干扰并不敏感,而电流采样环节对开关噪声较为敏感,噪声... 在高精度应用场合,对伺服系统的控制精度提出了极高的要求。伺服系统的控制精度很大程度上取决于反馈测量的精度,位置、速度反馈精度可通过提高编码器的绝对精度进行提升,且对外界干扰并不敏感,而电流采样环节对开关噪声较为敏感,噪声会造成输出转矩波动,降低伺服系统控制精度。从伺服系统高精度电流采样原理出发,研究开关噪声对电流控制精度的影响,提出一种具有连续输出的SINC3滤波器结构和一种提高稳态电流控制精度的方法。通过实验结果可知,该方法对开关噪声造成的电流波动有明显的抑制效果,具有很强的工程指导意义。 展开更多

关键词 电流采样 控制精度 开关噪声 转矩修正

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基于ADAMS的六关节工业机器人模态仿真分析研究

10

作者 孔令超 钟成堡 王长恺 《机械制造与自动化》 2024年第2期182-187,共6页

针对工业机器人的动态特性,以六关节工业机器人为研究对象,应用有限元软件NASTRAN和多体动力学软件ADAMS搭建刚柔耦合模型,引入关节柔性,对其进行整机模态仿真分析方法的研究,采用试验模态分析法进行了模态测试。通过对比仿真和试验得到... 针对工业机器人的动态特性,以六关节工业机器人为研究对象,应用有限元软件NASTRAN和多体动力学软件ADAMS搭建刚柔耦合模型,引入关节柔性,对其进行整机模态仿真分析方法的研究,采用试验模态分析法进行了模态测试。通过对比仿真和试验得到前10阶固有频率和振型,其固有频率仿真相对误差控制在10%以内,振型基本保持一致,从而验证了六关节工业机器人整机模态仿真分析方法的准确性。进一步分析研究关节和关节臂刚性对机器人整机模态的影响规律,为整机刚柔耦合动力学分析、结构动态特性分析、结构优化设计和改进提供了一定的参考意义。 展开更多

关键词 工业机器人 关节柔性 刚柔耦合 模态分析 ADAMS 刚性

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六维力传感器动态误差建模与分析

11

作者 吴桐 黄伟才 《日用电器》 2024年第9期39-43,共5页

针对线性解耦算法不能有效解决六维传感器动态耦合问题,对六维力传感器动态误差研究进行建模与分析。建立PNN-APSO数学动态解耦模型,通过引入自适应惯性权重来更新粒子速度,进一步增强粒子的整体搜索能力,有效的修正网络连接权值函数等... 针对线性解耦算法不能有效解决六维传感器动态耦合问题,对六维力传感器动态误差研究进行建模与分析。建立PNN-APSO数学动态解耦模型,通过引入自适应惯性权重来更新粒子速度,进一步增强粒子的整体搜索能力,有效的修正网络连接权值函数等参数,网络被不断优化,有效提高网络的鲁棒性和有效性。结果表明,模型损失值在0.3左右,准确率在0.92~0.98内,该算法可降低传感器实际动态测量环境下的维间耦合误差,满足行业对六维力传感器高精度的检测需求。 展开更多

关键词 六维力传感器 动态解耦模型 APSO PNN

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冷却系统流量对主轴温度的影响研究 被引量：2

12

作者 刘蕾 王婷 +1 位作者 何圳涛 耿继青 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第2期250-254,共5页

针对电主轴运转过程中流量设计对主轴温升、寿命影响的问题,对电主轴冷却系统流量对主轴温度的影响进行了仿真分析和测试研究。首先,基于实际的电主轴使用情况,将其工况划分为低转速小扭矩、空载最高转速、低速最大扭矩3种工况,并对不... 针对电主轴运转过程中流量设计对主轴温升、寿命影响的问题,对电主轴冷却系统流量对主轴温度的影响进行了仿真分析和测试研究。首先,基于实际的电主轴使用情况,将其工况划分为低转速小扭矩、空载最高转速、低速最大扭矩3种工况,并对不同工况下主轴各关键部件的发热量进行了计算;然后,建立了主轴整机的温度场有限元仿真模型,将最佳流量的分析细化至了主轴的常用切削工况上,同时为避免主轴因流量供给不足造成寿命缩短、故障等问题,提出了最低流量的计算方法;最后,搭建了电主轴温升试验测试平台,对常用工况下主轴各关键部位的温升进行了测试,结合试验结果对仿真模型进行了误差验证。研究结果表明:仿真结果与试验测试之间的误差小于5%,证明电主轴仿真模型具有可靠性;常用工况下电主轴最佳冷却流量为8 L/min,恶劣空载时最低流量为0.4 L/min,恶劣负载下最低流量为0.67 L/min;该结果可为电主轴实际运转工程中的流量设计提供理论依据。 展开更多

关键词 电主轴 温度场仿真 最佳流量 最低流量

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伺服电机间歇异常噪声问题研究 被引量：1

13

作者 贾惠玲 钟成堡 +1 位作者 文智明 张荣婷 《微特电机》 2022年第7期58-61,共4页

针对某型号伺服电机在运转时出现的间歇异常噪声问题,测试分析了该电机噪声的频域与时频域特性,并结合电机对拖噪声测试、电流及光电编码器信号的采集分析,确定该异常噪声问题产生的机理,电机转轴每旋转一周,光电编码器输出间隔固定的... 针对某型号伺服电机在运转时出现的间歇异常噪声问题,测试分析了该电机噪声的频域与时频域特性,并结合电机对拖噪声测试、电流及光电编码器信号的采集分析,确定该异常噪声问题产生的机理,电机转轴每旋转一周,光电编码器输出间隔固定的两次异常脉冲信号,通过伺服驱动器产生异常电流,进而产生间歇的异常电磁噪声,由电机壳体向外辐射。通过更换光电编码器解决了该异常噪声问题。 展开更多

关键词 伺服电机 间歇异常噪声 时频域 光电编码器

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伺服驱动器可靠性强化试验技术研究 被引量：1

14

作者 王大号 《日用电器》 2021年第1期110-113,共4页

本文结合伺服驱动器应用环境,设计可靠性强化试验方案,采用不同应力类型用于激发伺服驱动器的故障模式和故障机理,查找产品应力极限,通过伺服驱动器试验验证,本文提出的强化试验方案可以充分暴露产品薄弱点,为设计改进提供依据,同时为... 本文结合伺服驱动器应用环境,设计可靠性强化试验方案,采用不同应力类型用于激发伺服驱动器的故障模式和故障机理,查找产品应力极限,通过伺服驱动器试验验证,本文提出的强化试验方案可以充分暴露产品薄弱点,为设计改进提供依据,同时为行业其它产品可靠性评估提供参考。 展开更多

关键词 伺服驱动器 可靠性强化试验 故障模式

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高速电主轴拉杆车削加工工艺研究 被引量：1

15

作者 李婉 王旭 彭石华 《现代制造技术与装备》 2022年第4期130-132,共3页

电主轴的拉杆车削加工过程中出现了两种典型异常情况:一种是无法保证同轴度精度,另一种是车削过程中出现尺寸偏差。为提高车削加工拉杆精度,文章重点研究分析高速电主轴拉杆车削加工工艺并进行了加工验证,提出了可实施的改善方案。

关键词 车床 电主轴 拉杆

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基于最小二乘法的机床螺距误差补偿方法研究 被引量：5

16

作者 何春茂 崔中 +1 位作者 苏旭 葛智光 《机械管理开发》 2023年第1期4-7,共4页

为减小机床的定位误差、提高加工精度,提出基于最小二乘法的误差模型及其补偿方法。运用最小二乘法多项式拟合方法建立螺距误差补偿数学模型,并将模型应用到数控系统,根据模型形成的补偿曲线,通过激光干涉仪检测得到三轴加工中心进给轴... 为减小机床的定位误差、提高加工精度,提出基于最小二乘法的误差模型及其补偿方法。运用最小二乘法多项式拟合方法建立螺距误差补偿数学模型,并将模型应用到数控系统,根据模型形成的补偿曲线,通过激光干涉仪检测得到三轴加工中心进给轴的定位误差数据,利用校正周期插补坐标值的方法,对三轴加工中心的螺距误差进行补偿。结果表明,使用最小二乘法对机床进行补偿后,机床各进给轴的定位精度均提高80%以上,具有显著效果。 展开更多

关键词 定位精度 最小二乘法 螺距误差

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立式加工中心电主轴轴芯磨削工艺研究 被引量：2

17

作者 郭霜 王旭 +1 位作者 李婉 陈立键 《机械工程师》 2023年第4期142-144,148,共4页

针对立式加工中心电主轴的精加工提出切实可行的加工工艺方案,并对该工艺方案中刀柄夹持位锥孔的锥度控制、刀柄夹持位锥孔的圆度控制及拉爪接触锥面的轴向尺寸控制进行分析、说明,并提出相应切实可行的解决方案。

关键词 电主轴 立式加工中心 锥度 圆柱度 磨削加工 数控精密磨床

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数控机床热误差建模与分析 被引量：1

18

作者 汤易升 唐铭迪 +1 位作者 易佳培 黄伟才 《科学技术创新》 2023年第3期37-41,共5页

以典型的三轴立式加工中心机床为研究对象,对机床Z轴向热误差和主轴箱Z轴向热误差进行测试,采用灰色关联分析和灰色聚类分析相结合的方法对温度测试点进行优化,从16个温度测试点选出2个温度敏感点。应用多元线性回归法(MLR),建立机床Z... 以典型的三轴立式加工中心机床为研究对象,对机床Z轴向热误差和主轴箱Z轴向热误差进行测试,采用灰色关联分析和灰色聚类分析相结合的方法对温度测试点进行优化,从16个温度测试点选出2个温度敏感点。应用多元线性回归法(MLR),建立机床Z轴向热误差多元线性回归模型。结果表明,模型残差均在-0.75~1.06μm内,残差均方根误差为0.41μm,可用于数控机床的热误差补偿,将大大提高机床的精度。 展开更多

关键词 数控机床 热误差 灰色关联分析 灰色聚类分析 多元线性回归

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基于STM32的EtherCAT与UDP实时通信转换的设计与实现 被引量：1

19

作者 何春茂 葛智光 《现代工业经济和信息化》 2023年第4期111-113,共3页

由于EtherCAT现场总线的开源性,在国内工业自动化领域应用越来越广。EtherCAT现场总线具有很强的实时性要求,通信抖动小,周期短。工控机端的通信网络一般为TCP/IP通信协议,该协议为非实时性通信方式,不能与EtherCAT直接完成数据交互,两... 由于EtherCAT现场总线的开源性,在国内工业自动化领域应用越来越广。EtherCAT现场总线具有很强的实时性要求,通信抖动小,周期短。工控机端的通信网络一般为TCP/IP通信协议,该协议为非实时性通信方式,不能与EtherCAT直接完成数据交互,两者之间需要进行通信协议的转换。设计了一种基于STM32的EtherCAT从站和FPGA的UDP的通信方式,通过借助硬件介质来实现,硬件开发采用LAN9252 (EtherCAT从站控制器)、STM32F103、FPGA和88EE1111为主要芯片。在STM32F103中执行EtherCat从站协议栈,FPGA实现UDP与EtherCAT协议的转换,实现实时通信的转换及传输。 展开更多

关键词 STM32F103 ETHERCAT FPGA UDP 通信转换

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基于近似模型的机床铣削质量稳健性优化设计

20

作者 崔中 王文浩 +2 位作者 耿继青 王婷 尹汉锋 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期194-202,共9页

在铣削加工优化设计过程中,设计变量的不确定性通常被忽略,这容易导致优化解违反优化设计约束条件.为此,本文基于近似模型方法,开展铣削参数的多目标稳健性优化设计研究.在该优化设计方法中,采用多项式响应面模型和径向基函数模型近似... 在铣削加工优化设计过程中,设计变量的不确定性通常被忽略,这容易导致优化解违反优化设计约束条件.为此,本文基于近似模型方法,开展铣削参数的多目标稳健性优化设计研究.在该优化设计方法中,采用多项式响应面模型和径向基函数模型近似模拟铣削过程最大铣削力、铣削后工件表面粗糙度两目标函数与铣削线速度、每齿进给量两设计变量之间的隐式关系,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法结合蒙特卡洛模拟方法对比分析了针对铣削参数的常规确定性优化以及考虑设计变量波动的稳健性优化.结果表明:稳健性优化后的铣削参数有效地降低了铣削加工过程中的铣削力,提高了加工后工件表面质量,同时优化解具有较高的可靠性. 展开更多

关键词 近似模型 铣削加工 遗传算法 稳健性优化

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