国防科技大学 智能科学学院, 湖南 长沙 410007
为提升精密转台的轨迹运动精度, 本文从轨迹规划和运动控制两个方面对传统控制算法进行了改进。轨迹规划方面, 推导了S曲线轨迹规划方程, 并结合转台动力学约束条件给出了轨迹规划参数的取值方法, 从而为运动控制算法提供了满足动力学要求的轨迹指令; 运动控制方面, 在传统双闭环反馈控制基础上增加了DOB扰动补偿和前馈补偿, 以此改善转台的伺服性能, 提升转台的运动精度。在详细说明了轨迹规划算法和运动控制算法的设计过程后, 对两部分算法进行综合, 给出了具体实现步骤, 并以谐波转台和RV转台为实验对象进行了多组算法性能测试。实验结果表明: 相比于传统控制方法, 采用本文提出的方法能够使转台动态精度提升99.6%, 稳态精度提升99.75%, 从而证实了该算法对运动精度提升的有效性。
精密转台 运动精度 S曲线轨迹规划 动力学约束 扰动观测器 前馈补偿 precision turntable motion accuracy S-curve trajectory planning dynamic constraints DOB feedforward compensation 光学 精密工程
2018, 26(12): 2971
国防科技大学 智能科学学院，湖南 长沙 410073
精密柔索传动是一种通过主、从动轮之间有适当预紧的传动介质实现的摩擦挠性传动方式，具有轻质、高效、简洁等特点，在轻量化光电侦察吊舱等系统中得到了广泛的应用。张力是精密柔索传动系统的一项关键设计参数，可以有效调控传动特性。但是，由于空间结构尺寸所限，现有的张力测量方法难以进行精确测量。本文提出了一种改进型三点弯曲张力测量方法。建立了张力对传动特性的灵敏度关系，推导了基于抗弯刚度的张力测量修正模型。为了验证修正模型的有效性，将精密柔索传动单元下两种不同规格的传动柔索应用在三种不同跨距下，进行张力测试。实验结果表明，修正模型下的张力偏差均值大幅度减小，张力偏差能够缩小到5 N以内，满足柔索传动系统的张力测量精度要求。
精密柔索传动 传动特性 测量方法 抗弯刚度 precision cable drive transmission characteristic measurement methods bending rigidity 光学 精密工程
2018, 26(10): 2423
国防科技大学 智能科学学院, 湖南 长沙 410073
精密柔索传动是一种通过主、从动轮之间有适当预紧的传动介质来实现的挠性摩擦传动方式, 具有布局灵活、高精度、轻量化等特点, 在多种灵巧性精密机电装置和伺服机构中得到了广泛的应用。本文归纳了柔索传动技术在精密指向机构、人机交互机器人、跑步机器人、灵巧手和微创手术末端器械等方面的应用进展; 总结了亟待解决的基础理论和应用研究相关问题, 主要包括传动机理研究、伺服系统的应用研究、针对典型应用需求的工程设计方法研究等; 最后, 对进一步发展精密柔索传动理论分析与工程设计技术提出了建议。
精密柔索传动 应用进展 传动机理 应用技术 工程设计方法 precise cable drive application progress transmission mechanism applied technology engineering design method
国防科学技术大学 机电工程与自动化学院, 湖南 长沙 410073
两轴四框结构光电吊舱, 内框多采用力矩电机直驱, 稳定精度仅为数10 μrad。为达到更高精度的μrad量级, 提出一种压电陶瓷驱动柔性支承的精级回转驱动机构, 作为光电吊舱的内框驱动。介绍了精级回转驱动机构的构型方案, 并对压电陶瓷的驱动能力进行了探讨, 对柔性支承的回转刚度、固有频率、几何参数进行了详细设计。建立了机电仿真模型, 制造了原理样机并进行了性能测试, 其主要性能指标为: 行程509.1 μrad, 分辨率优于0.5 μrad, 1 Hz、100 μrad的正弦信号跟踪误差小于3 μrad, 固有频率约1 kHz, 均满足设计目标。
精级回转驱动机构 光电吊舱 机电仿真模型 压电陶瓷 柔性支承 precision rotary drive mechanism electro-optical pod electromechanical simulation model piezoelectric ceramics flexible support
