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英文題目：An Automatic Screw Tightening Shaft Based on Enhanced Variable Gain PID Control 翻譯：基于增強型變增益 PID 控制的螺桿自動擰緊機 資料來源： pdfs.semanticscholar.org 論文題目：基于增強型變增益 PID 控制的螺桿自動 擰緊機構(gòu) 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 班級名稱 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 教師職稱 完成時間 基于增強型變增益PID 控制的螺桿自動擰緊機構(gòu) 作者：S. H. Sengar1,*, A. G. Mohod1, Y. P. KhandetodSibang1， Liu2，3, Shuzhi Sam Ge4, Gang Qin2, Min Li5 作者所在單位：中國電子科技大學(xué)自動化工程學(xué)院，成都611731 德日美工程與技術(shù)學(xué)院，達波里415712 摘要：本文提出了一種基于增強型變增益 PID控制的模塊化自動擰緊軸系統(tǒng)。 該螺旋擰緊軸適用于自主擰緊作業(yè)，具有巨大的工業(yè)應(yīng)用潛力。 由于螺桿的不確定性，將螺桿的擰緊軸和擰緊過程都建立了不確定反饋系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 通過選擇合適的控制器參數(shù)，證明了閉環(huán)系統(tǒng)在魯斯穩(wěn)定性判據(jù)基礎(chǔ)上是穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)矩跟蹤誤差指數(shù)收斂到一個較小的殘差。 對螺旋擰緊軸系的仿真和實驗結(jié)果表明，本文提出的螺旋擰緊自治系統(tǒng)是有效的。 關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計；自動擰緊軸； 預(yù)緊力； PID 控制；可變增益 一 介紹 在裝配行業(yè)中，螺釘連接是最常見的連接方法之一，其中沖擊扳手起著重要的作用[1-3]。然而，在使用沖擊扳手從螺釘孔擰入或擰出螺釘?shù)倪^程中，需要操作員，這意味著預(yù)擰緊扭矩的適當(dāng)性和組裝過程的有效性取決于操作員的經(jīng)驗。而且，預(yù)緊扭矩不合適可能會導(dǎo)致螺釘損壞或脫落。因此，在現(xiàn)代裝配行業(yè)中，高度可靠、高效的自動螺絲擰緊機有著重要地位。 眾所周知，預(yù)緊力是螺釘擰緊過程中最重要的參數(shù)，它是使螺釘緊固在螺釘孔上而不會松動的靜態(tài)力[4，5]。實際上，要求稍微調(diào)整扭矩以確保足夠的預(yù)緊力，但又不損壞螺釘。由于螺釘和工作條件的不同，即使是熟練的操作人員也很難用適當(dāng)?shù)牧砉潭ㄋ新葆?。盡管在將螺絲釘擰入螺絲孔時，操作員可以輕松確定對齊方式，但是對于自動機械而言，這并不是一件容易的事。因此，為了避免損壞螺絲和螺絲孔，需要一種控制方法或機械方式來學(xué)習(xí)對準(zhǔn)。 目前，PID（比例-積分-微分）控制是最常用的控制方法[6-8]，在實際應(yīng)用中已被廣泛接受并顯示出良好的性能。然而在線性問題上，由于螺絲孔和螺絲之間的擰緊摩擦，螺絲和螺絲孔的材料，擰緊條件和環(huán)境溫度以及相應(yīng)的ASTS的動力學(xué)，螺絲的擰緊過程是不確定的并且是非線性的。因此，具有比例、微分和積分增益的固定值的簡單PID控制器可能無法提供所需的擰緊性能[9]。 在過去的幾十年中，由于以下原因，使用模糊邏輯系統(tǒng)（FL）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NNs）[11、12]的基于逼近的控制[10]已廣泛應(yīng)用于動力學(xué)未知的非線性系統(tǒng)[13-15]。它在某些緊定集上有通用逼近能力。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和FL在處理動力學(xué)未知的復(fù)雜系統(tǒng)中具有出色的能力[16]，因此還采用了相關(guān)技術(shù)來解決實際系統(tǒng)中的控制問題，包括機器人操縱器[17]，螺釘連接[18]和輪式倒立擺。 [19]。為了控制螺釘?shù)臄Q緊，在一些研究中提出了幾種方法和算法。在[9，18]中，提出了一種無模型的模糊控制方法。在[20]中，提出了一種預(yù)載控制方法，并提出了一個數(shù)學(xué)模型來預(yù)測摩擦補償?shù)目刂婆ぞ?。此外，在[21]中，提出了一種角度控制方法。 然而，盡管寶貴的研究文獻[22]、[5]、[9]、[20]、[21]都對擰緊螺釘做出了重要貢獻，但在設(shè)計螺釘擰緊工具時卻忽略了機械靈活性。并且盡最大知識儲備的作者，尚無重大研究報道將擰緊過程和螺釘擰緊軸集成為控制模型。在螺絲擰緊行業(yè)中，螺絲擰緊工具的機械靈活性非常重要，通過更精確的控制模型可以實現(xiàn)更好的控制性能。本文首次提出了一種模塊化設(shè)計的自動螺絲擰緊軸（ASTS），它可以檢測螺絲和螺絲孔之間的未對準(zhǔn)情況。即使螺釘距螺釘孔偏離5mm，ASTS仍可以將螺釘擰至指定扭矩。ASTS的模型被認為是連接有減速器的直流伺服電機。此外，結(jié)合緊固過程，設(shè)計了基于模型的增強型可變增益PID控制器?？刂颇繕?biāo)是使緊固扭矩達到給定扭矩。數(shù)值仿真和實際實驗結(jié)果驗證了該控制方法的有效性。 然后，本文的其余部分組織如下。在第2節(jié)中，介紹了擰緊軸系統(tǒng)的模塊化設(shè)計。在第3節(jié)中，說明了ASTS控制模型；在第4節(jié)中，介紹了增強型可變增益PID控制；在第5和第6節(jié)中，通過仿真和實驗結(jié)果驗證了所提出控制的有效性；最后一節(jié)即第7節(jié)，是本文的結(jié)論。 二 擰緊軸系統(tǒng)的模塊化設(shè)計 從圖1可以看出，本文提出的ASTS安裝在自動打開密封裝置上，該裝置用于自動打開和密封400L金屬桶。找到螺絲或螺孔后，ASTS會自動應(yīng)用到螺絲上。如圖2所示，螺釘擰緊軸結(jié)構(gòu)以伺服電機為動力單元，減速器和聯(lián)軸器為傳動部件，光電傳感器和動態(tài)扭矩傳感器為實時扭矩檢測單元。此外，在前端，使彈簧感應(yīng)板，調(diào)節(jié)套筒和前端套筒適于螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)。彈簧和調(diào)節(jié)套筒具有一定程度的拉伸自由度，因此可以促進螺釘?shù)臄Q緊并且可以避免螺釘?shù)幕蝿?。同時，作為萬向節(jié)，前端套筒可以適應(yīng)不同的螺釘偏轉(zhuǎn)角度，使螺釘?shù)钠钤?mm以內(nèi)。此外，所有四個模塊都可以輕松卸下和更換。 圖1 電子科技大學(xué)機器人中心的ASTS 圖2.機械結(jié)構(gòu)組成： （a）電動機; （b）減速器; （c）聯(lián)軸器; （d）扭矩和角度傳感器; （e）擰緊軸固定座; （f）彈簧; （g）光電傳感器;（h）感應(yīng)板; （i）調(diào)節(jié)套筒; （j）前端套筒 固定好定位螺釘后，如果ASTS的前端套筒偏離螺釘5毫米以上，則該螺釘將無法插入前端套筒。在這種情況下，調(diào)節(jié)模塊的彈簧將被壓縮，導(dǎo)致感應(yīng)板上升，然后由于感應(yīng)板的接近，光電傳感器將發(fā)出警報信號，并停止擰緊螺釘。但是，如果前端套筒與螺釘?shù)钠钚∮?mm，則可以將螺釘成功地插入前端套筒，然后擰緊借助調(diào)節(jié)模塊的靈活性，可以平穩(wěn)地擰緊螺絲。 在實際應(yīng)用中，擰緊指示器會給出擰緊扭矩和規(guī)定的擰緊角度。對于本文提到的ASTS，其指定角度為2160。10％，以避免在擰緊螺釘時發(fā)生螺釘卡住。換句話說，角度傳感器和扭矩分別將螺絲擰緊角度和螺絲擰緊扭矩反饋給控制器，一旦螺絲擰緊扭矩達到所需的扭矩，扭矩控制器就會停止ASTS，而螺絲擰緊角度則不會。根據(jù)螺釘擰緊扭矩和螺釘擰緊角度之間的關(guān)系，定義了幾個規(guī)則來防止螺釘卡住。同時，ASTS機制的適應(yīng)性也防止了螺絲卡死的發(fā)生。 三 軸控制系統(tǒng) 根據(jù)螺絲和螺母的模型，給出了恒定擰緊力矩的擰緊指示器。 因此，控制鑄件達到給定的擰緊力矩成為控制目標(biāo)。 如圖3所示。 圖3. 控制框圖 圖4.預(yù)緊力與螺旋轉(zhuǎn)角的關(guān)系 A. 緊固過程模型 在擰緊過程中，有三個關(guān)鍵變量，即預(yù)緊力、螺桿轉(zhuǎn)角和擰緊力矩[5,22,23]。 預(yù)緊力與螺桿轉(zhuǎn)角的關(guān)系如圖4所示。 在圖4中，可以看到預(yù)緊力與螺桿轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。 緊縮過程可分為四個階段: 閑置階段、換乘階段、線性階段和超收點階段，圖4分別表示為 oa 段、 ab 段、 bc 段和 cd 段。 在空轉(zhuǎn)階段，由于螺桿和螺孔在擰緊過程開始時沒有接觸，因此不存在預(yù)緊力。 在固定階段，當(dāng)螺桿與螺孔接觸時，預(yù)緊力迅速增大。 然而，在這個階段，很難預(yù)測螺桿的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)。 一旦螺桿與螺孔完全連接，預(yù)緊力與螺桿轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)系，稱為線性階段。 超屈服點階段從螺桿到達塑性變形點開始。 在這一階段，預(yù)緊力隨著螺桿轉(zhuǎn)角的增大而減小。 這個階段對螺釘和連接的目標(biāo)是有害的。 因此，在實際應(yīng)用中，擰緊力矩是在線性階段控制的。同時，作為最有效的螺桿擰緊方法之一，扭矩-角法首先通過調(diào)整輸出扭矩實現(xiàn)線性擰緊，然后通過控制轉(zhuǎn)角實現(xiàn)給定的線性擰緊力矩。在實際操作中，由于空閑階段和合并階段是非常短暫的，我們假設(shè)緊縮過程發(fā)生在線性階段。 在線性階段，我們可以知道: T = KFd ，（1） F=Cs Spq/360，（2） 其中T和F分別為擰緊扭矩和預(yù)緊力;K是需要通過工程測試確認的實變量；θq和d分別是螺釘?shù)男D(zhuǎn)角度和螺釘?shù)墓Q直徑，而Cs和Sp是系統(tǒng)剛度和螺距。根據(jù)這個方程，所有沒有額外聲明的變量和函數(shù)都與時間有關(guān)。 根據(jù)（1）和（2），可以通過以下方式定義擰緊扭矩和螺釘旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系： （3） 這里 是未知的扭矩角系數(shù)應(yīng)通過試驗確認。其實是因為CS和SP都是常數(shù)，僅變量K* 受影響由K決定，該系數(shù)由綜合摩擦系數(shù)確定為變量。因此，當(dāng)綜合摩擦系數(shù)變化很小時，K幾乎等于未知常數(shù)。從（3）可以看出，螺絲轉(zhuǎn)動角度和擰緊扭矩之間存在近似線性關(guān)系。 B. ASTS控制模型 該模板用于格式化紙張和設(shè)置文本樣式。規(guī)定了所有頁邊距、列寬、行間距和文本字體；請不要更改它們。您可能會注意到其特點。例如，此模板中的頁邊距比常規(guī)測量的比例更大。該度量標(biāo)準(zhǔn)和其他度量方法是有意的，使用的規(guī)范會將您的論文作為整個程序的一部分，而不是獨立的文件。請不要修改任何當(dāng)前名稱。 ASTS可以看作是齒輪減速機中的直流伺服電機。此外，直流伺服電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方程可表示為: Te = Kti ， （4） 機械運動方程可以表示為： （5） 同時，直流伺服電機的電樞電路電壓平衡方程為： （6） 其中Te是電磁轉(zhuǎn)矩；Kt為轉(zhuǎn)矩常數(shù)；i代表電樞電路電流；TL是電機軸的負載轉(zhuǎn)矩；為機械電機角速度；J表示電機軸的總等效轉(zhuǎn)動慣量；R是電樞電路電阻；B是電動機的粘性阻尼系數(shù)；L和Ke分別為電樞電路電感和反電動勢常數(shù)；和u是微分算子和電樞電路電壓。 在ASTS中使用n：1減速器時，可以通過（3）將負載扭矩定義為 TL= Tn,（7） ωr = 1nωm ,（8） ωr是ASTS末端執(zhí)行器角速度。然后根據(jù)（3），有 , （9） 代入(4)、(7)、(8)至(5) ，可以得： （10） 結(jié)合（6），（9）和（10），可以將ASTS控制模型化為： （11） 其中n表示ASTS減速器的減速比。 四 增強型可變增益PID 控制器設(shè)計 對于普通的可變增益PID控制器，其基本思想是使積分值的累積速度與偏差的大小相匹配。積分作用減少為零以防止積分飽和系統(tǒng)偏差較大，但會加劇當(dāng)系統(tǒng)偏離時提高速度的穩(wěn)定性。更期望的是使比例系數(shù)的大小與偏差匹配。當(dāng)系統(tǒng)偏差較大時，比例零件的作用會增強系統(tǒng)的動態(tài)性能，而當(dāng)系統(tǒng)偏差較小時，比例零件的作用會減少以防止過沖。本文提出了一種基于改進的可變增益PID控制方法的增強型可變增益PID控制方法。 A.增強型可變增益PID方法 增強型可變增益PID控制算法的比例項和積分項可以表示為: , (12) 其中Kp和Ki是比例增益和積分,常規(guī)PID控制方法的增益。T是采樣時間,x[e(k)] 和 y[e(k)]是偏差 e(k)的函數(shù)。 隨著e(k)增加，x[e(k)]增加，y[e(k)]相應(yīng)減少。 當(dāng) e(k)減少時，x[e(k)] 減少，y[e(k)]相應(yīng)增加。 x[e(k)]的表達式可描述為： （13） 其中需要確認參數(shù)e1，e2，kp1和kp2，以及0≤kp1≤kp2。一方面，選擇這四個參數(shù)的值必須滿足以下條件系統(tǒng)穩(wěn)定性。另一方面，選擇的e2值和kp2必須滿足更快轉(zhuǎn)矩的條件（受控對象）。而e1 和 kp1 必須滿足無扭矩超調(diào)的條件。 y[e(k)]的值在[ki1，1]之間變化，當(dāng)|e(k)|≤e3時，積分項與一般項相同，目的是將積分作用量增加到最大值，并累加e(k)的當(dāng)前值。當(dāng)e3≤|e(k)|≤e3 +e4時，y[e(k)]的值在[ki1，1]，隨 |e(k)| 的大小而變化，積分項累積部分電流值為e(k)。因此，積分速度的值在[],當(dāng)|e(k)|>e3+e4,y[e(k)]的值等于ki1，將積分作用減到最小或停止e(k)的當(dāng)前值的累加。 為了擴大增強型變增益 PID 控制器的調(diào)節(jié)范圍，在期望值變化不固定的情況下，參數(shù)e1、e2、e3 和e4 的取值必須根據(jù)最大偏差值來確定。 因此,通過（15）可以得到 （15） 其中最大emax 是控制器輸入變化后期望值和反饋值之間的最大偏差值。 參數(shù)n1，n2，n3 和n4 需要確定,這一定滿足0和 Ki1>0確定。 表1 數(shù)據(jù)參數(shù) 參數(shù) 描述 值 PN 直流額定功率伺服馬達 400W UN 直流額定電壓伺服馬達 48V TN 直流額定轉(zhuǎn)矩伺服馬達 1.27Nm nN 直流額定轉(zhuǎn)速伺服馬達 3000rpm J 等效轉(zhuǎn)動慣量 0.000457kg.㎡ B 粘滯阻尼系數(shù) 0.03Nm/(rad/s) L 直流伺服電機電抗 0.0036H R 直流伺服電機的電阻 1.25Ω Ke 反電動勢常數(shù) 0.0753V/(rad/s) Kt 轉(zhuǎn)矩常數(shù) 0.49N.m/A Tm 機電時間常數(shù) 0.53ms n 減速比 100 A.不同控制方法的模擬測試 在該仿真中，將其他兩個控制器與采用的增強型可變增益PID控制器進行了比較，它們分別是常規(guī)控制器和常規(guī)可變增益PID控制器。對應(yīng)于不同控制方法的螺釘擰緊扭矩如圖6所示，模擬結(jié)果如表2所示 圖6.擰緊扭矩的比較 （a）使用增強型可變增益PID控制器的轉(zhuǎn)矩 （b）使用常規(guī)可變增益PID控制器的轉(zhuǎn)矩 （c）使用常規(guī)PID控制器的轉(zhuǎn)矩 從圖6和表2中可以明顯看出，在擰緊時間最短且沒有超調(diào)的情況下，增強型可變增益PID控制器具有最佳的控制性能。實驗測試將在下面進行。 表2. 不同控制器的仿真結(jié)果 控制者 收緊時間（s） 最大扭矩/最終扭力（Nm） 常規(guī)PID控制器 13.1 51.2/50.375 常規(guī)可變增益PID控制器 10.2 50/50 增強型變增益PID控制器 9.1 50/50 B.不同最大擰緊速度的模擬測試 在該仿真中，探討了擰緊螺絲的速度對扭矩精度的影響。直流電動機的實際額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，在所有模擬。為了說明角速度的影響，在此仿真中采用了三個最大角速度來調(diào)整減速器的減速比n。表3中示出了對應(yīng)于調(diào)整后的減小比n的ASTS的最大角速度的值。此外，由于此仿真中的電樞電路電流無限，而在實際操作中無法實現(xiàn)，因此螺釘擰緊扭矩不會隨著n的減小而減小。對應(yīng)于不同n的螺釘擰緊扭矩如圖7所示，模擬結(jié)果如表4所示。 從圖7和表3-4中可以明顯看出，隨著n的減小，螺釘擰緊的扭矩精度不會降低，即螺釘擰緊的扭矩精度不會隨著高速而降低。這意味著使用增強型可變增益PID控制器，可以在較寬的擰緊速度范圍內(nèi)保證擰緊扭矩的精度。 表3. 不同速度的ASTS 減速比 ASTS的最大角速度 100：1 180°/s 50：1 360°/s 10：1 1800°/s 扭力：Nm 圖7.緊固扭矩的比較（a）減速比為100：1的扭矩 （b）減速比為50：1的扭矩（c）減速比為10：1的扭矩。 表4.不同控制器的仿真結(jié)果 減速比 收緊時間（s） 最大扭矩/最終扭力（Nm） 10:1 2.6 50/50 50:1 5.8 50/50 100:1 9.1 50/50 六 實驗 進行了兩次測試以驗證控制器是否有效。在測試1中，將四個控制器應(yīng)用于ASTS以查看差異。在測試2中，設(shè)置了三個最大的ASTS擰緊速度，以證明不同的擰緊速度下擰緊精度的變化。ASTS擰緊過程如圖8所示。 A. 測試1：使用不同控制器的性能比較 在該測試中，采用了兩種恒速控制器和常規(guī)PID控制器來與增強型可變增益PID控制器進行比較。在這兩種恒速控制器中，ASTS末端執(zhí)行器的轉(zhuǎn)速分別設(shè)置為180°/ s和90°/s。對于PID控制器，通過反復(fù)試驗獲得比例、微分和積分增益。并且將螺釘擰緊扭矩的目標(biāo)設(shè)定為50Nm。在該測試中，進行了三十次試驗。但是，由于篇幅所限，在這所有30個試驗的結(jié)果中，僅選擇了一組結(jié)果來說明圖9中的不同控制性能。表5中列出了每個控制器的平均擰緊扭矩和擰緊時間。 圖8. ASTS擰緊過程 （a）螺釘已定位（b）螺釘正在擰緊 （c）螺釘正在擰緊（d）螺釘已擰緊 圖9.擰緊扭矩的比較 （a）恒速控制器的轉(zhuǎn)矩（速度為180°/s）（b）增強型可變增益PID控制器的轉(zhuǎn)矩（c）PID控制器的轉(zhuǎn)矩（d）恒速控制器的轉(zhuǎn)矩（具有速度90°/s） 從測試結(jié)果可以看出，采用高電機恒速控制時，緊固扭矩的最終值比設(shè)定扭矩的最終值高得多。但是，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速低時，采用恒速控制的螺釘緊固速度較慢，并且仍然存在過轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象。PID控制方法顯示出更好的輸出性能，但螺絲擰緊速度也很慢，最終扭矩為51.04Nm。不過，增強型可變增益PID控制器可以在確保擰緊速度的同時實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的精確控制。值得一提的是，由于采用了螺桿的加工工藝和扭矩傳感器的精度，即使使用增強型可變增益PID控制器也無法避免過轉(zhuǎn)矩。 表5.不同控制器的性能參數(shù) 控制器 平均收緊時間（s） 平均擰緊扭矩（Nm） 恒速控制器（速度180°/s） 11.4 70.105 增強型變量的PID 控制器 17.5 50.125 PID 控制器 23.56 51.04 恒速控制器（90°/s） 26 53.275 圖10.不同的最大擰緊速度在增強的可變增益PID控制下輸出的螺釘擰緊扭矩 （a）最大擰緊速度為180°/s的擰緊扭矩（b）最大擰緊速度為120°/s的擰緊扭矩最大擰緊速度為90°/s的擰緊扭矩 表6.不同最大擰緊速度的性能參數(shù) 最大擰緊速度（°/s） 平均收緊時間（s） 平均擰緊扭矩（Nm） 180 17.5 50.125 120 31.46 50.085 90 42.35 50.025 B. 測試2：不同的最大擰緊速度會導(dǎo)致擰緊精度發(fā)生變化 在此測試中，由于ASTS電動機的額定轉(zhuǎn)矩，并且由于無法使用通過減小減速比來提高擰緊軸轉(zhuǎn)速的方法（在V-B部分中采用），因此ASTS電動機的額定轉(zhuǎn)速被設(shè)置為最大轉(zhuǎn)速。并且將180°/s，120°/s和90°/s的轉(zhuǎn)速分別設(shè)置為最大轉(zhuǎn)速。然后，使用建議的控制器，ASTS會以每個速度將螺釘擰緊十次，以便確定不同速度對擰緊精度的影響。與測試1相似，僅使用一組代表性的結(jié)果進行演示，如圖10所示。同時，在三十次試驗中獲得的平均值如表6所示。 從圖10和表6可以看出，隨著最大緊固速度的提高，螺釘緊固的精度降低。但是，從該實驗中可以清楚地看到，將擰緊時間的實質(zhì)增加（增加142％）換成擰緊精度的小幅提高（提高0.2％）是不值得的。此外，還表明，所提出的控制器對于大范圍的擰緊速度具有良好的控制精度。 七 結(jié)論 本文研究了安裝在自動開封裝置上的自動螺絲擰緊軸的PID控制方法。首先，模塊化設(shè)計介紹了由調(diào)節(jié)模塊、監(jiān)控模塊、傳動模塊和驅(qū)動模塊組成的自動螺絲擰緊軸。然后，結(jié)合擰緊過程，獲得參數(shù)未知的三階控制對象。為了在未知時變參數(shù)的情況下實現(xiàn)緊固過程的良好控制性能，采用了增強型可變增益PID控制方法。模塊化設(shè)計有助于確保擰緊過程中具有一定程度的物理靈活性，并且增強的可變增益PID控制可確保穩(wěn)定而準(zhǔn)確的控制效果。最后，基于仿真和實驗結(jié)果，驗證了所提控制方法的有效性。性能如下： (1)所提出的控制方法即使在擰緊模型的部分參數(shù)未知的情況下也可以實現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)矩； （2）與常規(guī)的PID控制相比，所提出的控制方法需要更短的擰緊時間以實現(xiàn)更高的擰緊精度。 （3）在相同的動態(tài)條件下，所提出的控制方法的緊固精度受最大緊固速度不同的影響要小于等速控制。 致謝 這項工作得到了中國國家基礎(chǔ)研究計劃（973計劃）的資助（2011CB707005）。 參考文獻 [1]S.Ogawa，T.Shimono，A.Kawamura和T.Nozaki，“工業(yè)方向上的位置控制以快速擰緊螺絲”，工業(yè)電子學(xué)會，IECON 2015年-第41屆年會 [2]S.Ganeshmurthy和S.A.Nassar，“非平行接觸接頭中螺栓緊固過程控制的有限元模擬”，《制造科學(xué)與工程學(xué)報》，第1卷。136（2），549–558，2014 [3]C.M.Wolf和R.D.Lorenz，“將電動機驅(qū)動器用作傳感器來提取空間相關(guān)信息以用于運動控制應(yīng)用”，《 IEEE工業(yè)應(yīng)用學(xué)報》，第1卷。47（3），1344–1351，2011 [4] T.Li，“討論螺栓擰緊扭矩的計算方法”，煉油與化學(xué)工業(yè)，第1卷。11（4）, 419–428，2014 [5]Y. 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