基于TURBO PMAC2的二维龙门式直线驱动精密气浮台轨迹精度研究

发布时间：2017-09-09 12:40

  本文关键词：基于TURBO PMAC2的二维龙门式直线驱动精密气浮台轨迹精度研究

  更多相关文章： 二维气浮平台 Turbo Pmac2 PID增益 轨迹跟踪精度 机电联合仿真

【摘要】：传统“旋转电机+滚珠丝杠”传动模式的精密工作台满足不了现代精密自动化加工的需要,静压气浮导轨、直线电机伺服驱动以及先进控制策略的完美结合,已成为高速高精度自动化加工的潮流。基于静压的气浮导轨技术和直线电机伺服控制方法是近年来国内外高速高精密技术领域研究的热点。二维龙门式直线驱动精密气浮台的关键技术总体上由结构和控制这两大类组成,可以细分为静压气浮导轨技术、伺服电机控制算法、实验与测试技术等,而轨迹精度是评价工作台综合性能最重要的指标之一,是实现高速高精密气浮平台的前提。本文搭建了基于Turbo Pmac2的直线伺服电机全闭环控制系统模型,采用了机电联合仿真与实验分析的方法,主要从伺服控制系统、Turbo Pmac2 PID控制算法、气浮平台轨迹精度测量与补偿几个方面进行气浮台轨迹精度的研究,主要研究内容有：1、分析国内外直线驱动精密静压气浮平台的发展状况与伺服控制系统的关键技术的研究现状,结合二维龙门式直线驱动气浮平台硬件系统,选择基于Turbo Pmac2的PID加前馈控制方法,对二维龙门式直线驱动气浮平台的运动轨迹精度进行理论研究。2、建立基于Turbo Pmac2的X轴、Y轴直线电机电流环PI控制器,速度环PD控制器,位置环PID控制器的三闭环控制系统模型,设计了带速度、加速度前馈的PID三闭环伺服控制器,对X轴气浮平台伺服控制系统进行MATLAB仿真分析,同时分析了有无前馈控制的X轴气浮平台直线运动轨迹特性。3、介绍二维龙门式直线驱动精密气浮台的实验系统,通过分析Turbo Pmac2的PID算法原理,利用WINPE32 PRO2的P1D整定模块对二维气浮平台X轴、Y轴进行传统的PID增益参数整定,随后利用气浮平台控制卡信息存储的功能,进行不同速度下的X轴气浮台直线运动轨迹实验,研究不同PID增益参数的轨迹精度与轨迹跟踪精度的特性规律,最后进行二维气浮平台两轴联动圆弧轨迹实验,对气浮平台圆弧轨迹跟踪精度进行分析。4、运用MATLAB+ADMAS建立气浮平台机电联合仿真模型,结合气膜刚度特性参数的实验辨识,分析不同速度下X轴气浮平台的轨迹跟踪精度特性,分析比例增益系数P、积分增益系数I、微分增益系数D对X轴气浮平台直线运动特性的影响规律,研究气浮台X轴和Y轴两轴联动圆弧轨迹跟踪精度的变化规律。5、采用激光干涉仪测量工具对X轴气浮台的直线运动定位精度进行实验验证研究,实验分析比例增益系数P、积分增益系数I、微分增益系数D对X轴气浮台直线运动定位精度的影响规律；同时运用球杆仪测量工具进行X轴、Y轴气浮台两轴联动时圆弧轨迹精度实验,通过对实验结果的误差分析与补偿研究,最终提高气浮台两轴联动的圆弧轨迹精度。
【关键词】：二维气浮平台 Turbo Pmac2 PID增益 轨迹跟踪精度 机电联合仿真
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 目录9-12
• CONTENTS12-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 课题研究背景及意义15-16
• 1.2 直线驱动精密静压气浮平台发展状况16-18
• 1.3 直线驱动伺服系统控制技术研宄现状18-20
• 1.4 本课题的来源与主要研究内容20-22
• 1.4.1 本课题来源20
• 1.4.2 本课题的主要研宄内容20-22
• 第二章 气浮平台伺服驱动控制系统建模与分析22-36
• 2.1 永磁同步直线电机的基本结构22-23
• 2.2 永磁同步直线电机的d-q轴数学模型23-24
• 2.3 永磁同步直线电机解壀方程24-25
• 2.4 气浮平台伺服控制系统建模与分析25-32
• 2.4.1 电流环PI控制器建模26-28
• 2.4.2 速度环PD控制器建模28-29
• 2.4.3 位置环PID控制器建模29-30
• 2.4.4 PID前馈控制器建模30-32
• 2.5 单轴气浮平台控制系统仿真分析32-35
• 2.5.1 气浮平台控制系统仿真建模32-33
• 2.5.2 控制系统仿真结果分析33-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 气浮平台传统PID参数整定与运动实验研究36-53
• 3.1 二维龙门式直线驱动精密气浮台实验系统36-38
• 3.2 TURBO PMAC2 伺月艮I变量38
• 3.3 基于TURBO PMAC2的PID算法原理38-40
• 3.4 气浮平台传统PID参数整定40-44
• 3.5 气浮平台运动实验44-51
• 3.5.1 不同速度下单轴气浮平台直线运动实验44-49
• 3.5.2 气浮平台两轴联动圆弧运动实验49-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 二维龙门式直线驱动精密气浮台MATLAB与ADAMS机电联合仿真研究53-72
• 4.1 ADAMS+MATLAB机电一体化建模方法概述53-54
• 4.2 气浮平台机械系统动力学建模 ; 4054-60
• 4.2.1 ADAMS动力学基本理论54-55
• 4.2.2 气浮平台动力学建模55-56
• 4.2.3 气浮平台气膜刚度参数辨识56-60
• 4.3 机电联合仿真60-70
• 4.3.1 气浮平台单轴机电联合仿真分析60-69
• 4.3.2 气浮平台两轴联动机电联合仿真分析69-70
• 4.4 本章小结70-72
• 第五章 二维龙门式直线驱动精密气浮台定位精度实验研究72-88
• 5.1 气浮平台单轴定位精度实验72-83
• 5.1.1 气浮平台单轴直线运动定位精度实验平台搭建72-73
• 5.1.2 直线运动轨迹实验方案73-74
• 5.1.3 实验结果与分析74-75
• 5.1.4 不同PID增益参数的直线运动定位精度实验75-79
• 5.1.5 定位精度误差补偿研究与结果分析79-83
• 5.2 气浮平台两轴联动轨迹精度实验83-87
• 5.2.1 圆弧运动轨迹精度实验平台搭建83-84
• 5.2.2 圆弧运动轨迹实验方案84-85
• 5.2.3 实验结果与分析85-87
• 5.3 本章小结87-88
• 总结与展望88-91
• 参考文献91-94
• 攻读学位期间发表的论文94-96
• 致谢#@@

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本文编号：820500