高精度微进给快速刀具伺服系统控制算法研究

发布时间：2023-03-22 19:40

　　自由曲面光学元件以其优良的光学性能被广泛应用于许多领域,而快速刀具伺服系统(Fast Tool Servo,FTS)金刚石切削技术被认为是非常有前途的加工技术之一。FTS在进行自由曲面加工时需要直线电机对高频周期性参考信号具有高精度跟踪能力,而一些因素如直线电机固有的扰动以及加工时的切削力都可能会影响FTS的加工精度。基于此,对高频周期性参考信号下系统的控制方法进行了研究。具体研究内容如下:首先,收集并查阅了大量国内外有关直线电机作为快速刀具伺服执行机构的相关文献。由此构建了作为FTS执行机构的无铁心永磁直线同步电机的数学模型,同时,对适应于FTS的控制算法进行了分析。其次,考虑到FTS在进行工件过程中存在强烈的切削力干扰,而具有强鲁棒性的滑模控制是一种较为适用的控制策略。但传统的滑模控制存在的抖振,将对系统的控制精度造成一定的影响,基于此提出了一种增量滑模控制。该控制方式将解算器步长及执行机构的最大加加速度加入控制率中,并且将上一时刻的控制作用叠加到当前控制量中以削弱滑模控制固有的抖振。同时,由于增量式的叠加作用,也使得系统的控制精度较传统滑模控制有了一定程度的提升。继而运用Matl...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 FTS加工技术的国内外研究现状
        1.2.1 FTS装置的发展现状
        1.2.2 FTS控制算法发展现状
    1.3 本文主要的研究内容
第2章 快速刀具伺服系统及其执行机构分析
    2.1 FTS用于金刚石精密加工的系统结构以及工作原理
    2.2 FTS机构的设计参数
    2.3 FTS执行机构ILPMLSM的基本构造及工作原理
    2.4 FTS执行机构ILPMLSM的数学模型
    2.5 影响FTS控制精度的扰动因素分析
    2.6 本章小结
第3章 快速刀具伺服系统增量滑模控制
    3.1 滑模控制器设计
        3.1.1 滑动模态定义及数学表达
        3.1.2 滑模控制的定义
    3.2 增量滑模控制器设计
    3.3 仿真结果及分析
    3.4 本章小结
第4章 快速刀具伺服系统超螺旋改进重复控制
    4.1 重复控制基本原理
        4.1.1 插入式重复控制
        4.1.2 改进插入式重复控制
    4.2 超螺旋控制
    4.3 超螺旋改进插入式重复控制
    4.4 仿真结果及分析
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3767467