基于进给系统动态特性的速度前瞻规划方法研究

发布时间：2019-10-02 07:50

【摘要】：数控进给系统作为数控机床的重要组成部分,对于加工速度与精度有重要的作用。进给系统与加减速参数的不匹配不仅会使运动部件产生振动,在高速加工中还会使加工零件产生误差。在加工中,较低的加速度会提高加工质量,但加工时间较长、效率低;较高的加速度会在短时间内加工完成零件,但加减速的突变会降低零件的加工质量。因此,研究数控机床柔性进给系统的动态特性与加减速参数具有重要的理论意义。本文以柔性进给系统为研究对象,通过建模、控制参数整定、加减速参数确定与仿真三个部分对问题进行研究。具体工作如下:(1)针对数控进给系统单惯量与双惯量不适用于高速加工中中频段薄弱环节分析的问题,提出了基于三惯量的柔性进给系统建模方法。由于影响进给系统动态特性的几个薄弱环节从低阶到高阶分布,并且高阶频率可以利用滤波器将其去除,而影响系统动态特性的两个低阶薄弱环节(联轴器、丝杠螺母副)频率相近。因此,为了研究两个最薄弱环节对柔性进给系统动态特性的影响,本文建立了进给系统三惯量的动力学模型。(2)针对柔性进给系统控制参数难以精确整定的问题,提出了基于机械传动系统特征参数的PI参数整定方法。由于常用的控制参数整定方法存在误差或者整定效率低,并且没有针对高阶系统进行整定的有效方法,因此本文基于根轨迹法和统计方法利用机械传动环节特征参数对速度环、位置环PI参数进行整定,并且推导出可以根据机械特征参数直接确定PI参数的公式,将利用公式计算的控制参数与根轨迹法、频域法对比,结果证明该方法极大的提高了数控机床进给系统控制参数的整定效率。(3)针对数控机床进给系统加减速参数与动态特性的不匹配导致系统振荡的问题,提出了一种基于进给系统动态特征参数来确定加减速参数的方法。根据方法推导了动态特征参数与直线、S曲线加减速参数的对应关系,利用Matlab以及Vc等软件编写的加工界面对直线加减速公式进行仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性,并且该方法还为后续研究中找到一种高效便捷的加减速方法奠定了理论基础。
【图文】：

加工表面质量

1.2 课题背景及意义1.2.1 国内外数控机床的现状及发展趋势制造业是整个国民经济发展的根本，而数控机床的发展是制造业发展的重中之重。当今世界很多发达国家对机床的工业制造都很重视，发展机电结合、高效高精度、高自动化的先进机床已经成为国家发展战略的一部分。我们国家数控机床发展速度很快，年产量不停的上升，但是所产的机床在精度以及效率方面都达不到要求，在很大程度上落后发达国家，存在诸多的问题[1]，主要表现为：数控机床高端技术研究不深入、高端技术人才极其匮乏、国家对数控行业的政策不到位、数控行业各个部门联系不紧密，整体的素质以及科研质量有待提高。对于高端机床设备的研发引进国外以及复制国外的技术总体上来说对国外技术依赖程度高，无法掌握高端技术产权、缺乏自主创新。图 1.1 中是数控机床车削与铣削加工过程中对加工零件表面影响的结果。

模型结构,动力系统分析

基于三惯量的柔性进给系统动力系统分析、设计以及研究的基础，，滚珠丝杠直是一种精密的位置跟踪以及定位系统，其传动起关键性的作用。因此，建立合适的动力学模重要的作用。机的矢量控制的数学模型PMSM）的数学模型是实现控制的基础，若永感应电动势一样也是正弦的，那么永磁同步电2.1 是 PMSM 的模型结构。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG659

【参考文献】