双轴伺服系统的轮廓误差估计和交叉耦合控制研究

发布时间：2017-12-08 22:07

  本文关键词：双轴伺服系统的轮廓误差估计和交叉耦合控制研究

  更多相关文章： 轮廓运动控制 轮廓误差 高速大曲率 自然逼近

【摘要】：轮廓误差是衡量多轴进给系统高速高精度加工性能的重要指标,轮廓运动控制也因此成为高速高精度加工中的重要研究课题。近年来如何在面向高速大曲率的连续轨迹加工中保持微小的轮廓误差是当前多轴机械加工行业中亟待解决的难题。本文对轮廓误差估计方法和轮廓误差控制策略两个角度的关键技术进行了研究。对期望轮廓局部几何特性的分析,传统的切线逼近是对期望轮廓的一阶逼近,对于线性或低速小曲率轮廓能够取得较好的轮廓误差估计精度,但对于高速大曲率轮廓的轮廓误差估计精度往往严重退化。而圆逼近是对参考轮廓的准二阶逼近,其局限性为很难推广到三维空间,轮廓误差精度仍达不到高速大曲率的控制要求。针对高速大曲率的轮廓加工要求,本文提出了基于局部自然逼近的轮廓误差估计方法,不仅适用于平面轮廓,也适用于三维空间曲线。通过实时计算得到的基于自然逼近的轮廓误差值后,将该值应用于基于位置环的交叉耦合控制(PLCCC)中,经过补偿率反馈到各轴中从而实现了轮廓误差的闭环控制。该方法很好地解决各轴间的动态影响造成的轮廓控制精度问题。高速大曲率的椭圆轮廓的Simulink仿真结果表明在进给角速度为!=2:0?rad=s时,基于自然逼近的轮廓误差性能改善了12.6%(相比于圆逼近);高速大曲率的椭圆轮廓的直线电机伺服运动平台实验结果表明在进给角速度为!=2:0?rad=s时,基于自然逼近的轮廓误差性能改善了16.17%(相比于圆逼近)。考虑到实际模型的不确定性和外界干扰等非线性因素对轮廓误差精度的影响,本文结合模型参考自适应控制策略改进了基于位置环的交叉耦合控制,提出控制性能更为优越的基于位置环的交叉耦合自适应控制策略(PLCCAC)。高速大曲率的椭圆轮廓的Simulink仿真结果表明在进给角速度为!=2:0?rad=s时,该控制策略在轮廓误差性能上改善了39.99%(相比于PLCCC),且在存在扰动时轮廓性能有更强的鲁棒性;中速大曲率的椭圆轮廓的直线电机伺服运动平台实验结果表明在进给角速度为!=1:4?rad=s时,该控制策略在轮廓误差性能上改善28.58%(相比于PLCCC),且在存在扰动情况下该策略增强了系统轮廓性能的鲁棒性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM921.541

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙涛;刘强;;轮廓误差补偿方法研究[J];机床与液压;2010年09期

2 毕磊;肖本贤;于海滨;郁伉;;基于一次指数平滑模型预测的轮廓误差补偿方法[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2010年08期

3 滕福林;李宏胜;温秀兰;黄家才;;电子齿轮比对轮廓误差及加工效率影响的研究[J];中国机械工程;2012年13期

4 张希梁,杨基厚;范成凸轮用砂轮补偿后轮廓误差的计算方法[J];东北重型机械学院学报;1984年01期

5 杨永;;基于齿隙的新型圆弧独立轮廓误差交叉耦合控制[J];机械;2010年08期

6 霍彦波;丁杰雄;谢东;杜丽;王伟;;五轴数控机床转动轴与平动轴联动的轮廓误差仿真分析[J];组合机床与自动化加工技术;2012年03期

7 胡楚雄;王庆丰;姚斌;;基于全局任务坐标系的精密轮廓运动控制研究[J];机械工程学报;2012年20期

8 李雷;;西门子数控机床轮廓误差及参数调整补偿[J];科技创业家;2013年06期

9 陈隆德;王锡琨;董清伟;杨福魁;刘永谟;;指定部位轮廓误差测量仪[J];计量技术;1992年07期

10 过庆琪;消除数控加工轮廓误差的一种方法[J];制造技术与机床;2000年01期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 谢东;数控机床工作精度检验中的运动控制指标作用机理研究[D];电子科技大学;2015年

2 李启光;凸轮磨削轮廓误差机理及精度提高方法研究[D];机械科学研究总院;2014年

3 孙建仁;CNC系统运动平滑处理与轮廓误差研究[D];兰州理工大学;2012年

4 江磊;复杂零件五轴加工轮廓误差控制技术研究[D];西南交通大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈嘉莹;基于轮廓误差的高速加工速度规划与控制[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 张秋杰;数控机床定位误差补偿及其对圆轮廓误差影响分析[D];广西大学;2015年

3 王泠;曲率急变轮廓分区域变进给速度加工技术研究[D];大连理工大学;2015年

4 周江鹏;双轴伺服系统的轮廓误差估计和交叉耦合控制研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 朱慧华;面向运动控制的轮廓误差补偿关键技术研究[D];广东工业大学;2015年

6 孙开珊;多轴空间轮廓误差的建模与交叉耦合补偿[D];华中科技大学;2007年

7 罗妙娟;自由曲线轮廓误差估计及其补偿方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

8 于飞;服装裁割机轮廓误差控制研究与应用[D];浙江工业大学;2010年

9 王茂斌;自由曲线加工轮廓误差分析与控制算法的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

10 张莹;加工中心轮廓误差预测前馈补偿技术研究[D];西安理工大学;2007年

，

本文编号：1267973