摘要：为提高半闭环三轴机床加工精度,首先提出单伺服轴的螺距误差补偿方法;在建立半闭环三轴机床解耦轮廓系统模型基础上,研究了静态解耦轮廓控制器的设计,并在所提出的静态解耦轮廓控制系统上实现了螺距误差补偿。实验结果表明,算法有效地实现了轮廓的切线、法线和副法线方向的解耦跟踪控制。加入螺距补偿后,机床加工半球的最大圆度误差由55μm缩小到12μm。

摘要：Ⅳ级围岩大断面隧道采用全断面爆破法开挖具有围岩强度低、雷管段别高、装药量大的特点,爆后容易出现断面轮廓控制不足,超挖严重的难题。以新疆其特长高速公路隧道为工程背景,分析了爆破开挖过程中导致轮廓围岩损伤严重的主要因素,基于现场试验方法结合围岩损伤分析,优化了光爆层厚度、装药结构、起爆顺序等爆破参数,其中利用预留光爆层试验法确定最佳光爆层厚度为65 cm,采用导爆索三角形搭接法降低了周边眼起爆误差,优化装药结构及起爆顺序降低最大单段药量及总药量。爆后连续8个循环的超欠挖统计数据及振动监测结果表明:方案优化后的平均线性超挖量控制在0.25 m以内,平均炮孔痕迹率由之前的49.3%提高至试验后的91.1%,有效地改善光面爆破效果,降低隧道支护成本。爆破过程中最大峰值振速发生在掏槽段为2.131 cm/s,符合爆破安全规程的相关要求,且整体振速分布比较均匀。故所采取爆破参数优化设计是可行的,能够有效降低Ⅳ级围岩大断面隧道全断面开挖对围岩的损伤,研究成果为类似工程提供借鉴。

摘要：针对直驱H型平台轮廓控制中轮廓误差受机械耦合影响的问题,提出一种基于反馈线性化解耦的直驱H型平台滑模轮廓控制方法.该方法采用输入输出反馈线性化理论对多变量、强耦合的直驱H型平台设计解耦控制律,将耦合模型解耦为独立的单输入、单输出的系统.为克服不确定项的影响,保证系统的鲁棒性,实现参考轮廓的精密跟踪,将滑模控制应用于解耦后的系统中.利用李雅普诺夫理论证明控制器的渐近稳定性.结果表明,所提控制方法能有效提高H型平台轮廓跟踪精度和系统鲁棒性.

摘要：抛光是提高自由曲面表面精度的一种重要手段,气囊抛光法做为近年来出现的实用性较高的抛光方法之一,日渐得到广泛应用.首先,根据气囊抛光的工作机理和七轴混联设备模型,提出采用以Power UMAC运动控制器和工业电脑为核心的气囊抛光运动控制系统,利用运动控制器的动态链接库设计开发了软件平台,制作了便于使用的人机交互界面.其次,对控制系统进行运动规划,在S型曲线的基础上,以对加加速度进行梯形规划为出发点,使用7阶S型曲线针对速度和加速度同时进行规划,使加减速过程更加平滑,减小冲击与振动.最后,通过对抛光轨迹的轮廓误差进行建模分析,根据误差模型编写控制算法,对轮廓误差进行补偿,并进行仿真实验,与未经过算法优化的轮廓误差数据进行对比,证明所使用的误差控制补偿算法能够有效的减小轮廓误差.

摘要：为满足复杂型面零件的高速高精加工要求,采用造型功能强大的NURBS曲线插补的方法作为指定加工曲线的路径给定。对于由两台直线电机驱动的XY平台,系统的非线性、不确定因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题影响其轮廓加工精度。采用适用于多轴非线性运动系统轮廓控制的等效误差法,建立可用于自由曲线跟踪且容易计算的XY平台等效误差非线性模型。为使采用等效误差法设计的控制器与NURBS插补路径给定兼容,采用Sylvester隐式化方法将NURBS曲线的参数形式转换为代数形式,从而将两者恰当的进行结合。综合使用两种方法设计二阶滑模控制器,在满足自由曲线加工的同时亦削弱了非线性因素的影响,使直线电机XY平台达到高精加工的要求。仿真结果表明,所设计的控制器能有效地提高XY平台的轮廓加工精度。

摘要：对于直线电机驱动XY平台,非线性的系统动态、曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂以及传统控制无系统化参数调整规则等问题影响其轮廓加工精度。采用适用于非线性运动系统轮廓控制的极坐标法,建立可用于一般曲线且容易计算的直线电机XY平台极坐标误差非线性模型,使轮廓控制问题转换为稳定化的问题。对非线性误差动态模型进行反馈线性化处理后设计状态反馈控制器,使轮廓误差趋近于零。理论推导与仿真结果表明所设计控制系统能有效提高直线电机XY平台的轮廓加工精度。

摘要：对于直线电机驱动XY平台,非线性的系统动态、曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂以及传统控制无系统化参数调整规则等问题影响其轮廓加工精度。采用适用于多轴非线性运动系统轮廓控制的等效误差法,建立可用于一般曲线且容易计算的XY平台等效误差非线性模型,使轮廓控制问题转换为稳定化的问题。对非线性误差动态模型进行反馈线性化处理后设计状态反馈控制器,使轮廓误差趋近于零。理论推导与仿真结果表明所设计控制系统能有效提高XY平台的轮廓加工精度。

摘要：针对永磁直线同步电动机(PMLSM)驱动的H型平台存在的参数变化、外部扰动、摩擦力等不确定性因素及轴间耦合问题,提出一种全局积分滑模控制(GISMC)与变增益双层交叉耦合控制(VGDCCC)相结合的轮廓控制策略。首先,建立H型平台系统动态方程和基于密切圆的轮廓误差模型。然后,设计基于全局积分滑模的单轴位置跟踪控制器来减小跟踪误差。最后,设计基于变增益双层交叉耦合的轮廓误差补偿器来减小系统的轮廓误差。仿真结果表明,所提出的控制方法能提高系统的轮廓精度。

摘要：为了实现无人驾驶汽车的路径跟踪和避障功能,基于模型预测轮廓控制提出一种路径跟踪控制策略。首先将二自由度单轨车辆模型和Pacejka轮胎模型结合在一起搭建整车模型,遵循模型预测的思路将路径规划和跟踪问题结合为一个非线性优化问题,利用线性化得到线性时变模型,在每个采样时间内以凸二次规划的形式建立非线性优化问题的局部逼近。其次,为了使车辆在跟踪路径的时候维持稳定,结合车辆稳定包络线,施加横向稳定性约束,并通过施加车道线边界约束,实现自动驾驶车辆的避障功能。最后将Matlab/Simulink和Carsim结合进行联合仿真。仿真结果表明,所设计的控制器在较宽路面能自主规划出一条最短路径,实现了跟踪和避障功能,同时维持了车辆在行驶中的稳定性和安全性,在赛道竞速下具有较明显的优势。研究结果可为结构化道路下的汽车自动驾驶提供技术参考,具有一定的应用价值。

摘要：数控产业是支撑航空、航天、船舶及车辆等领域的支柱性产业，它直接反映了国家装备制造业的技术水平，具有重要的战略意义。为实现高进给速度、高轮廓精度数控加工，需要针对如下环节开展研究：光顺平滑的加工刀具路径生成；符合机床加工综合约束的平滑加减速规划；满足指令生成精度以及实时性要求的插补算法；满足轮廓跟踪性能的运动控制算法。当前，针对以上研究领域尚存在如下问题：商业 CAD/CAM 软件通常只能生成小线段格式的刀具路径，在线段衔接点处切向与法向的不连续性会导致速度和加速度波动，影响加工效率、质量乃至机床寿命；速度规划环节，尚未有可行的双向扫描方法用于生成加速度连续的平滑速度规划曲线；参数曲线的插补计算往往引起速度指令波动，但尚未有研究针对其产生原因进行全面分析并提出完整控制算法；目前基于现场可编程门阵列（Field-programmable gate array, FPGA）的硬件插补器尽管可以通过“硬件加速”提高插补实时性，但实质是以资源换时间，成本高且插补精度低；当采用交叉耦合控制方法对插补指令进行轮廓跟踪时，尚且缺少针对空间自由曲线的轮廓误差估计高精度方法及以此为基础的控制器设计方法。