课题基金基金详情
基于混杂系统描述的高频主轴动态多目标优化控制研究
结题报告
批准号:
61304034
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
刘洋
依托单位:
学科分类:
F0302.控制系统与应用
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
李叶松、赵云、田里思、张江汉、夏铭梓、彭振峰、孙佳将
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
全数字高频主轴控制系统具有混杂系统的显著特征,依据连续系统理论建立的数学模型不能完整反映该系统的特性,并且当前采用的单目标优化方法难以满足高档数控机床对高频主轴控制系统的性能和可靠性要求,因此,本项目拟进行以下研究:采用层次模型建模方法,建立主轴控制系统的混杂动态数学模型,以完整反映高频主轴控制系统的连续和离散特性,并在此基础上开展稳定性分析和多状态耦合机制研究,以完善全数字矢量控制系统的设计理论和分析方法;明确不同工艺和多状态耦合下,主轴控制系统的偏好目标函数,提出基于膜计算的动态多目标协调优化算法,并利用优化问题的分解和组合,提高算法的收敛性和快速性,以实现对电流矢量分配、电流矢量给定和电流控制的优化设计,提升电流控制的精度、快速性和稳定性,以及输出转矩的最大化,保证主轴控制系统的高性能可靠运行,以满足高档数控机床的高速及超高速加工需求。
英文摘要
The full-digital spindle drive system has the distinctive character of a hybrid system. The mathematical model established according to the continual system theory is not able to fully reflect the character of this system. The requirement of performance and reliability for full-digital spindle drive system when it comes to the need of high-grade CNC machines is hard to meet with the single-objective optimization method now applied. Thus, the following research will be proposed: In order to completely reflect the continuous and discrete character of the spindle drive system, the modeling method of hierarchy model will be taken to establish the hybrid dynamic system mathematical model. Then based on this model, the stability analysis and the multi-state coupled mechanism will be studied to perfect the design theory and analysis method; The preference objective function of the spindle drive system under different technique and multiple-state coupling conditions should be explicit. And a dynamic multi-objection optimization algorithm based on the membrane computing will be proposed too. By the decomposition and combination of optimization problems, the rapidity and convergence performance of the algorithm will be improved. Therefore,the optimization design of current vector distribution, current vector reference and current control to improve the accuracy, the dynamic and the stability of the current control will be finished.What's more, the maximum torque will be got. With the above mentioned researches, the high-performance and reliable working of the spindle drive system will be realized.
全数字高频主轴控制系统是数控系统的关键组成部分,其性能优劣直接决定了数控系统加工的精度、质量和效率,因此,本项目对高频主轴驱动系统建模方法、控制优化方法进行了研究,在驱动系统的建模方法、动态特性和可靠性方面取得一定的研究成果,具体包括:采用了层次模型建模方法,建立了主轴控制系统的混杂动态数学模型,完整反映高频主轴控制系统的连续和离散特性,完善了全数字矢量控制系统的设计理论和分析方法;研究了基于膜计算的动态多目标协调优化算法,提高了算法的收敛性和快速性,实现了对电流矢量分配、电流矢量给定和电流控制的优化设计;通过仿真和物理实验,发现以上优化方法虽然可以提升电流控制的精度、快速性和稳定性,以及输出转矩的最大化,但同时也发现由于电机参数变化导致的磁场定向精度对多目标优化方案的实施和驱动系统的稳定性具有较大影响,因此,采用模型预测控制方法对磁场定向的精度进行校正,促进了项目实施的进度,提高了项目完成的最终指标。在完成项目内容的基础上,基于数控系统对可靠性需求,进一步对驱动系统的故障问题进行分析,提出故障诊断和容错控制方法,以保证主轴控制系统的高性能可靠运行。项目实施过程中,累计发表相关文章11篇,申请发明专利3项,授权1项,参加国内会议2次,国际会议5次,邀请国外专家讲座2次。并且,在实施过程中,发现可靠性问题是项目顺利实施的关键和未来主轴驱动系统的主要研究难点和国际研究热点,通过与丹麦奥尔堡大学可靠性研究中开展国际合作研究,在磁场定向、新型功率器件和关键元器件可靠性方面取得了突破,这对于我国数控系统主轴驱动的可靠性问题提升具有重要意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2015
期刊:电气传动
影响因子:--
作者:刘洋;赵金
通讯作者:赵金
DOI:10.1049/el.2015.2415
发表时间:2015-10
期刊:Electronics Letters
影响因子:1.1
作者:Feng Wu;Jin Zhao;Yang Liu
通讯作者:Feng Wu;Jin Zhao;Yang Liu
DOI:10.1166/jctn.2015.3869
发表时间:2015-07
期刊:Journal of Computational and Theoretical Nanoscience
影响因子:--
作者:Lisi Tian;Yang Liu;Jin Zhao
通讯作者:Lisi Tian;Yang Liu;Jin Zhao
Independent Control Scheme for Nonredundant Two-Leg Fault-Tolerant Back-to-Back Converter-Fed Induction Motor Drives
非冗余两桥臂容错背靠背变流器馈电感应电机驱动器的独立控制方案
DOI:10.1109/tie.2016.2581761
发表时间:2016-06
期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics
影响因子:7.7
作者:Dehong Zhou;Jin Zhao
通讯作者:Jin Zhao
On String Languages Generated by Spiking Neural P Systems with Astrocytes
星形胶质细胞尖峰神经 P 系统生成的字符串语言
DOI:10.3233/fi-2015-1154
发表时间:2015-07
期刊:Fundamenta Informaticae
影响因子:0.8
作者:Yuan Kong;Zheng Zhang;Yang Liu
通讯作者:Yang Liu
界面调控铁电聚合物纳米复合材料电热驱动的机理研究
  • 批准号:
    12274152
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    刘洋
  • 依托单位:
上丘-蓝斑核-背侧海马神经环路在视觉线索诱发的可卡因觅药行为中的作用及机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    刘洋
  • 依托单位:
高压还原性气氛下粉煤气化熔渣流变特性与调控机制的研究
  • 批准号:
    51706081
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    刘洋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金