龙门机床高精度双轴同步控制器研究
发布时间：2023-01-12 12:37
双轴同步控制技术是电火花式龙门机床加工中一项非常重要的技术,由于双轴进给的龙门系统是一种强耦合非线性系统,导致该系统同步控制较为困难,而双轴同步控制精度直接影响了加工精度与加工性能,因此对双轴同步控制技术进行深入研究有非常重要的意义。本文以龙门结构双轴进给系统为研究对象,搭建了双轴进给实验平台,通过建模与仿真分析进行双轴同步控制策略与控制算法的研究,确定双轴同步控制方案,并通过了实验验证。具体内容如下:1、对龙门式机床双轴同步进给系统进行了理论分析,针对龙门结构因机械横梁刚性连接存在的耦合特性,运用Matlab/Sumlink建立了具有机械耦合特性的双轴进给系统模型,为了获得较好的同步效果,满足机床对控制精度的要求,文中运用双轴同步控制技术,对双轴系统采用位置补偿的控制方案,在各种控制策略下进行了仿真分析。通过对仿真结果对比,验证了采用交叉耦合控制策略可以获得更好的控制效果。最后将模糊自适应PID算法取代传统PID算法应用到交叉耦合控制器中,最终仿真结果表明,相较于传统PID算法,基于模糊PID算法的交叉耦合控制具有更高的同步控制精度与抗扰动性。2、完成双轴同步控制器硬件及控制程序设计...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 双轴同步控制技术应用及国内外研究现状
1.3 本课题主要研究内容
第二章 双轴进给系统建模与仿真分析
2.1 系统建模
2.1.1 PMSM伺服系统建模
2.1.2 双轴进给结构建模
2.2 双轴同步控制策略仿真分析
2.3 基于模糊PID算法交叉耦合控制仿真
2.3.1 模糊PID算法实现
2.3.2 基于模糊PID算法交叉耦合控制仿真
2.4 本章总结
第三章 双轴同步控制器设计
3.1 硬件设计
3.1.1 双轴同步实现方案
3.1.2 FPGA介绍与选型
3.1.3 硬件总体方案设计
3.1.4 电路抗干扰设计
3.2 软件开发
3.2.1 FPGA开发流程
3.2.2 磁栅尺信号处理模块设计
3.2.3 增量式PID算法及其实现
3.2.4 模糊PID算法的FPGA实现
3.2.5 双轴同步控制程序实现
3.3 本章总结
第四章 双轴进给实验平台方案设计
4.1 驱动方案
4.2 双轴同步控制模式
4.3 位置传感器方案
4.4 双轴回零方案
4.5 总体方案
第五章 实验分析
5.1 单轴实验
5.1.1 单轴半闭环实验
5.1.2 单轴闭环实验
5.2 双轴实验
5.2.1 双轴无负载实验
5.2.2 双轴带负载实验
5.2.3 双轴同步定位精度实验
5.3 本章总结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]神经网络PID控制器的双轴同步控制研究[J]. 赵崇良,沈建新. 机电一体化. 2015(11)
[2]微细电火花加工技术研究现状概述[J]. 陈飞,王宝瑞,施威,张勇斌. 电加工与模具. 2015(S1)
[3]数控机床双丝杠驱动直线进给系统静动态特性分析[J]. 丁喜合,袁军堂,汪振华,董香龙. 机械设计与制造. 2014(03)
[4]基于改进型偏差耦合结构的多电机同步控制[J]. 彭晓燕,刘威,张强. 湖南大学学报(自然科学版). 2013(11)
[5]变位焊接机器人系统的运动建模及分析[J]. 应灿,翟敬梅,张铁. 机床与液压. 2012(13)
[6]基于偏差耦合的反演自适应滑模同步控制[J]. 彭晓燕,范志龙. 微特电机. 2012(05)
[7]盾构机刀盘驱动系统同步控制技术的研究[J]. 史步海,李伟青. 计算机测量与控制. 2012(05)
[8]同步控制策略及其典型应用的研究[J]. 高恒路,桑勇,邵龙潭. 液压气动与密封. 2012(05)
[9]基于环形耦合策略的多电机同步控制研究[J]. 刘然,孙建忠,罗亚琴,孙伟. 控制与决策. 2011(06)
[10]协作多机器人系统研究进展综述[J]. 吴军,徐昕,连传强,贺汉根. 智能系统学报. 2011(01)
博士论文
[1]高速进给驱动系统动态特性分析及其运动控制研究[D]. 周勇.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]基于FPGA的单目标跟踪系统设计[D]. 徐畅.南京理工大学 2016
[2]高速高精密双轴同步控制研究[D]. 梅荣军.中国科学技术大学 2014
[3]基于PMAC的复合镗铣数控系统的研究与开发[D]. 孙文娟.沈阳理工大学 2014
[4]基于FPGA和USB2.0总线的多路数据采集系统开发[D]. 杨坤.长安大学 2011
[5]基于FPGA的多速率信号处理研究[D]. 陶燕.苏州大学 2009
[6]基于FPGA的模糊PID控制算法的研究及实现[D]. 王军伟.浙江工业大学 2009
[7]基于DSP的开放式数控系统位置控制卡的开发与研制[D]. 刘锋.西安科技大学 2009
[8]变径旋风铣床控制方法研究[D]. 陈林平.沈阳工业大学 2009
[9]基于DSP和FPGA的机器人运动控制系统的研究[D]. 刘永锋.南京理工大学 2007
[10]双轴同步控制技术的研究[D]. 曹毅.华中科技大学 2007
本文编号：3729935
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 双轴同步控制技术应用及国内外研究现状
1.3 本课题主要研究内容
第二章 双轴进给系统建模与仿真分析
2.1 系统建模
2.1.1 PMSM伺服系统建模
2.1.2 双轴进给结构建模
2.2 双轴同步控制策略仿真分析
2.3 基于模糊PID算法交叉耦合控制仿真
2.3.1 模糊PID算法实现
2.3.2 基于模糊PID算法交叉耦合控制仿真
2.4 本章总结
第三章 双轴同步控制器设计
3.1 硬件设计
3.1.1 双轴同步实现方案
3.1.2 FPGA介绍与选型
3.1.3 硬件总体方案设计
3.1.4 电路抗干扰设计
3.2 软件开发
3.2.1 FPGA开发流程
3.2.2 磁栅尺信号处理模块设计
3.2.3 增量式PID算法及其实现
3.2.4 模糊PID算法的FPGA实现
3.2.5 双轴同步控制程序实现
3.3 本章总结
第四章 双轴进给实验平台方案设计
4.1 驱动方案
4.2 双轴同步控制模式
4.3 位置传感器方案
4.4 双轴回零方案
4.5 总体方案
第五章 实验分析
5.1 单轴实验
5.1.1 单轴半闭环实验
5.1.2 单轴闭环实验
5.2 双轴实验
5.2.1 双轴无负载实验
5.2.2 双轴带负载实验
5.2.3 双轴同步定位精度实验
5.3 本章总结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]神经网络PID控制器的双轴同步控制研究[J]. 赵崇良,沈建新. 机电一体化. 2015(11)
[2]微细电火花加工技术研究现状概述[J]. 陈飞,王宝瑞,施威,张勇斌. 电加工与模具. 2015(S1)
[3]数控机床双丝杠驱动直线进给系统静动态特性分析[J]. 丁喜合,袁军堂,汪振华,董香龙. 机械设计与制造. 2014(03)
[4]基于改进型偏差耦合结构的多电机同步控制[J]. 彭晓燕,刘威,张强. 湖南大学学报(自然科学版). 2013(11)
[5]变位焊接机器人系统的运动建模及分析[J]. 应灿,翟敬梅,张铁. 机床与液压. 2012(13)
[6]基于偏差耦合的反演自适应滑模同步控制[J]. 彭晓燕,范志龙. 微特电机. 2012(05)
[7]盾构机刀盘驱动系统同步控制技术的研究[J]. 史步海,李伟青. 计算机测量与控制. 2012(05)
[8]同步控制策略及其典型应用的研究[J]. 高恒路,桑勇,邵龙潭. 液压气动与密封. 2012(05)
[9]基于环形耦合策略的多电机同步控制研究[J]. 刘然,孙建忠,罗亚琴,孙伟. 控制与决策. 2011(06)
[10]协作多机器人系统研究进展综述[J]. 吴军,徐昕,连传强,贺汉根. 智能系统学报. 2011(01)
博士论文
[1]高速进给驱动系统动态特性分析及其运动控制研究[D]. 周勇.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]基于FPGA的单目标跟踪系统设计[D]. 徐畅.南京理工大学 2016
[2]高速高精密双轴同步控制研究[D]. 梅荣军.中国科学技术大学 2014
[3]基于PMAC的复合镗铣数控系统的研究与开发[D]. 孙文娟.沈阳理工大学 2014
[4]基于FPGA和USB2.0总线的多路数据采集系统开发[D]. 杨坤.长安大学 2011
[5]基于FPGA的多速率信号处理研究[D]. 陶燕.苏州大学 2009
[6]基于FPGA的模糊PID控制算法的研究及实现[D]. 王军伟.浙江工业大学 2009
[7]基于DSP的开放式数控系统位置控制卡的开发与研制[D]. 刘锋.西安科技大学 2009
[8]变径旋风铣床控制方法研究[D]. 陈林平.沈阳工业大学 2009
[9]基于DSP和FPGA的机器人运动控制系统的研究[D]. 刘永锋.南京理工大学 2007
[10]双轴同步控制技术的研究[D]. 曹毅.华中科技大学 2007
本文编号：3729935
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3729935.html
