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特性 13MP CMOS传感器

时间:2019-09-24 03:08 文章来源:利来国际w66娱乐平台 点击次数:

  为了提高非圆车削中快速伺服刀架的跟踪精度和抗干扰性,研制了一种自抗扰控制器。通过对执行机构建模分析,将模型中的非线性部分归结为系统的内扰,将加工过程中切削力干扰归结为系统外扰,设计出相应的扩张状态观测器,对系统内、外扰的总和做出实时估计和补偿。仿真实验表明,自抗扰控制性能优于传统的(digital signal processor)编程,将自抗扰控制器应用于非圆车削。切削加工试验结果表明,自抗扰控制具有良好的控制品质,快速伺服刀架跟踪精度控制在5μm以内。

  非圆数控车削是实现非圆截面零件高效、柔性、高精度加工的有效方法。非圆车削时,刀具在快速伺服刀架(fast tool servo,FTS)的驱动下,随着主轴高速回转沿工件径向做快速往复运动。FTS的跟踪精度是影响非圆截面零件轮廓精度的主要因素。FTS控制器设计面临两个技术难点:第一,如何提高FTS的伺服刚度,以减小变化的切削力对跟踪精度的影响;第二,如何减小FTS执行机构的非线性和参数变化对跟踪精度的影响。

  目前,许多学者都对适于非圆车削的FTS控制器进行了深入研究。文采用PID控制结合前馈补偿的方式,设计出基于位置反馈和速度反馈的两种干扰观测器。文针对非圆车削中,跟踪信号为有规律的周期信号这一特点,采用重复控制算法,并进行了相应的改进,增强了系统响应的快速性。文采用模型参考自适应控制,对FTS进行控制,提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力。

  自抗扰控制(active disturbance rejectioncontroller,ADRC)是一种基于误差反馈的非线性控制方法,其原理简单,可对系统的未建模动态和未知扰动做出很好的估计和补偿,具有很强的适应性和鲁棒性。本文应用自抗扰控制技术,根据非圆车削对FTS控制器在跟踪精度、响应速度、抗扰动性等方面的要求,研制了自抗扰精密跟踪运动控制器,并进行仿线 被控对象建模

  非圆车削采用的FTS执行机构结构见文,它采用音圈电机驱动原理,弹簧和滚动导轨复合支承,可近似为弹簧阻尼系统,运动微分方程为

  其中:m为运动部分质量,K为执行机构内弹簧的刚度系数,C为阻尼因数,Fw为加工过程中的切削力,FA为电磁力。根据电磁力汁算公式,有FA(t)=nBLI(t),其中:n为线圈匝数,B为磁通密度,L为有效线圈长度,I为

  转换为电流输出,转换的关系为I(t)=ku(t),运动方程可写为如下形式:

  然而,执行机构在实际工作过程中,由于线圈磁通不均匀和磁阻推力,使得执行机构的推力与线圈电流并不呈线性关系,从而给控制带来了较大的难度。同时,由于切削力在加工过程中是实时变化的,也对系统的稳定性产生了很大的影响。

  ferential,TD)、扩张状态观测器(extended stateobserveF,ESO)和非线部分。n阶TD的作用是给出不可微输入信号的跟踪信号及其l至n-l阶微分信号。TD产生的信号相对于输入信号有少许滞后,此外,非圆零件截面形状一般用可微函数表示,直接对该函数求导就可以获得参考信号的微分值。因此,本控制器去掉了TD环节。。ESO可实时估测出被控对象的各阶状态变量和系统的总扰动中的未知部分(包括内扰和外扰),并给予补偿。非线性反馈控制器将TD的输出信号与由ESO观测到的相对应的状态变量作差后,经过非线性组合,产生未包含扰动在内的控制量,达到提高系统的快速性,减小超调量的目的。设FTS执行机构在实际工作过程中,推力FA与输入u之比为一未知函数b(t)。则执行机构的运动微分方程可写为:

  编程,分别进行了仿真分析。为了更直观地说明问题,同时还对PID控制进行了仿真。在仿真编程时,被控对象采用二阶模型。由于实际被控对象中的未建模环节,在比例系数过大时将造成系统不稳定。为了尽量准确地反映实际加工过程中切削力的影响,仿真过程中对两种控制算法的比例系数根据实际情况进行了限制。在此限制下,通过反复调节,分别整定出使跟踪误差最小的控制参数,并用这组参数进行了下面的仿线 抵抗外界扰动的性能分析非圆车削中FTS所受到的外界扰动主要是变化的切削力,故仿真分析时干扰信号采用加工过程中两种典型的切削力信号。仿真采用的参考信号为非圆车削过程中刀具沿工件径向理想的往复运动轨迹。以主轴转速1 200 r/

  

  n,加工椭圆度为0.4 mm的活塞为例,刀具运动方程为y=100(cos(251.33t/s)-1)。

  试验1:从第0.05 s开始,加入幅值为50 N,频率与刀具运动频率相同的切削力信号Fw/N=50(1-cos(251.33t/s)),这相当于由圆形截面车削形成非圆截面的工况。仿线所示,其中纵坐标为跟踪误差e,横坐标为时间t。

  试验2:从第0.05 s开始,加入幅值为50 N,频率与刀具运动频率相同的方波切削力信号,这相当于加工带有活塞削孔椭圆形截面的工况。两种控制方法的跟踪误差仿线可见,方波切削力干扰信号由于具有力突变的性质,所以对控制系统的影响要大于正、余弦干扰信号。对于自抗扰控制,在切削力发生突变时,误差仅发生小幅波动,对整体的误差范围没有影响。但对于PID控制,这种干扰所带来的误差波动是相当剧烈的。因此,对于因凹槽等原因而产生的方波规律变化的切削力,自抗扰控制的抑扰能力也强于PID控制。

  控制算法抵抗内部参数变化的能力,在上述参考信号的基础上,从O.05 s开始,将FTS执行机构的输出增益减小50%,试验结果如图4所示。

  从图4可见,增益减小50%后,PID控制的误差范围有了较为明显的变化,而自抗扰控制的跟踪效果几乎没有受到任何影响。这个试验充分反映了自抗扰控制对被控对象模型不依赖的特性,其鲁棒性强于PID控制。

  DSP控制板采用TMS320LS2407型DSP芯片。这种芯片主频为30 MHz,支持32位加法及1616位乘法运算,并同时支持汇编语言和C语言编程。由于加工过程中采样周期仅几十微秒,为了尽量缩短控制周期,同时方便优化程序代码,本文采用汇编语言编程。由于该DSP控制板为定点DSF,所以在进行浮点运算时,需要事先进行定标处理。同时,由于定点DSP在执行开方等指数运算时,执行效率较低,所以在编写程序时,考虑将算法中的非线性函数做线性处理,以简化程序,缩短控制周期。通过仿真实验,简化处理后,控制周期可缩短50%以上,而快速性略有下降,但对抗干扰性和鲁棒性影响甚微,所以采用线性处理是必要且可行的。

  4.2 切削试验切削试验所用活塞试件材料为硬铝(2A80),椭圆度分别为0.2、0.4、0.6、0.8mm,刀具材料为硬质合金(YT3)。分别在主轴转速800、l 000、1 200、1 400 r/min,切削深度0.05、0.1、0.2、0.3mm,进给量0.05、0.1 mm/r条件下,进行了多次正交切削试验。上述各种切削试验中刀具跟踪运动误差控制在5μm以内。图5给出了主轴转速1 200 r/min,进给量0.05 mm/r,切深分别为0.05、0.1和0.2mm时刀具跟踪运动误差。在实验过程中发现,跟踪误差随切削深度的增加而略有增加,但所加工活塞的椭圆度对误差范围的影响很小,因此,在加工大椭圆度活塞时将获得很好的相对误差值。

  切削试验结果表明,所设计的自抗扰精密跟踪控制器能抵抗非线性变化的切削力的影响,跟踪精度能满足加工要求。但是,与仿真分析结果不同,切削时刀具跟踪运动的误差曲线包含许多

  ,这是由于光栅反馈分辨率为0.5/μm,从而造成误差曲线跳变,同时也影响了跟踪精度;此外,DSP的定点运算功能限制了参数的取值和运算精度,从而也降低了跟踪控制精度。

  本文将自抗扰控制技术应用于非圆数控车削中的快速伺服刀架控制。通过对执行机构建模和分析,设计出自抗扰控制器。在Matlab仿真试验中,自抗扰控制在抗干扰性与鲁棒性上,均优于传统的PID控制方法。活塞切削实验结果表明,应用该控制算法,加工精度可达5/μm。目前,中国的数控非圆车削机床,加工精度一般在1 0 μm左右,国外进口机床加工精度虽然可达5μm以内,但价格昂贵。因此,本文进行的此项研究,将具有很大的应用价值。

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  7和NCP1587A是低成本PWM控制器,设计采用5V或12V电源供电。这些器件能够产生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP1587和NCP1587A提供1A栅极驱动器设计和内部设置的275kHz(NCP1587)和200kHz(NCP1587A)振荡器。栅极驱动器的其他效率增强特征包括自适应非重叠电路。 NCP1587和NCP1587A还集成了外部补偿误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定。 特性 优势 输入电压范围4.5至13.2V 多功能性 电压模式PWM控制 易于使用 0.8V +/- 1%内部参考电压 增强绩效 可调输出电压 多功能性 电容可编程软启动 易于使用 内部1A门驱动器 增强性能 可编程电流限制 易于使用 应用 终端产品 图形卡 台式计算机 服务器/网络 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 DSP和FPGA电源 电路图、引脚图和封装图...

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  9是一款低成本PWM控制器,采用5V或12V电源供电。这些器件能够产生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP1579提供1A栅极驱动器设计和内部设置的275kHz振荡器。栅极驱动器的其他效率增强特征包括自适应非重叠电路。 NCP1579还集成了外部补偿误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定。 特性 优势 输入电压范围4.5至13.2V 多功能性 电压模式PWM控制 易用性 0.8V +/- 2.0%内部参考电压 增强绩效 可调输出电压 多功能性 电容可编程软启动 易用性 内部1A门驱动器 增强性能 可编程电流限制 易用性 应用 终端产品 STB Blue-Ray DVD 液晶电视 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 STB 蓝光DVD 液晶电视 电路图、引脚图和封装图...

  1589A或NCP1589B是一款低成本PWM控制器,设计采用5V或12V电源供电。该器件能够产生低至0.8V的输出电压。该器件能够将电压转换为低至2.5V。该10引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 特性 VCC范围从4.5到13.2V 升压引脚工作电压高达30V 电压模式PWM控制 精密0.8V内部参考 内部1.5A栅极驱动器 输入欠压锁定 可编程电流限制 应用 终端产品 图形卡 服务器/网络 图形卡 电路图、引脚图和封装图...

  2是一款PWM器件,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8V的输出电压。 NCP3012提供集成栅极驱动器和内部设置的75kHz振荡器,能够与外部频率同步。 NCP3012具有外部补偿跨导误差放大器,内部固定软启动。 NCP3012将输出电压监控与电源良好引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180度异相时钟信号以驱动另一个NCP3012(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3012采用14引脚TSSOP封装。非常适合需要电源干扰最小的噪声敏感应用。 (医疗,网络等) 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 75 kHz操作 效率高 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加调节1 mA输出以供额外使用 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强的系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 应用...

  1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图

  是一款1 / 3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器,像素阵列为4208H x 3120V。 AR1335数字图像传感器采用突破性的1.1μm像素技术,通过领先的灵敏度,量子效率和线性全阱提供卓越的低光图像质量。这使得图像质量可以与数码相机相媲美。 AR1335采用专注于低功耗的传感器架构和低Z高度的高射线角度(CRA),是智能手机和其他移动设备应用的理想选择。它集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR1335传感器可以高达每秒30帧(fps)的速度生成全分辨率图像,并支持高级视频模式,包括4K 30fps,1080P 60fps和720P 120fps。 特性 13MP CMOS传感器,采用先进的1.1μm像素BSI技术 数据接口:2,3和4通道MIPI 可用于MIPI的比特深度压缩:10-8和10-6以降低带宽 启用立体视频捕获的3D同步控制 6.8 kbits一次性可编程存储器(OTPM) 可编程控制器:增益,水平和垂直消隐,自动黑电平偏移校正,帧大小/速率,曝光,左右和上下图像反转,窗口大小和平移 两个片上锁相环路(PLL)振荡器,具有超低噪声性能 片上...

  1是一款同步降压控制器,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3011提供1.0 A栅极驱动器和内部设置的400 kHz振荡器。 NCP3011具有外部补偿跨导误差放大器,环亚游戏,内置固定软启动。 NCP3011将输出电压监控与PowerGood引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180°异相时钟信号以驱动另一个NCP3011(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3011采用14引脚TSSOP封装。 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 400 kHz运行 效率高,体积小 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加1 mA输出 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 符合AEC-Q100和PPAP(NCV3011) 适用于汽车应用 应用 终端产...

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