基于滑模控制的贴片机滚珠丝杠传动系统的控制研究

发布时间：2017-12-10 01:03

  本文关键词：基于滑模控制的贴片机滚珠丝杠传动系统的控制研究

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【摘要】：随着信息产业的飞速发展，工业界为了提高劳动生产率和减少废品率，对制造装备的生产、装配和运行的速度和精度都提出了更高的要求。由于滚珠丝杠具有精度高，刚性强和低成本等优点，绝大多数的制造装备都采用滚珠丝杠作为它们主要的传动设备，，例如贴片机。滚珠丝杠的这些特点也是本文选择其作为研究对象的原因，为了获得较高的控制精度和速度，本文采用了新型的控制算法。 本文建立了滚珠丝杠传动系统精确的数学模型，考虑到了滚珠丝杠的刚体动力学特性、非线性摩擦等情况，并且用实验的方法辨识出模型中的参数。本文紧接着基于滚珠丝杠的刚体动力学模型设计了滑模控制器。 本文系统介绍了滚珠丝杠传动系统的建模方法，并且为了得到更高的控制精度，本文引入了新的控制方法。所有的建模和控制实验的平台均在哈尔滨工业大学智能控制与系统研究所所建立的全自动贴片机实验平台上进行。 第一章介绍了滚珠丝杠传动系统的应用背景，同时回顾了国内外在滚珠丝杠传动系统领域的研究现状。在第二章，本文首先针对需要研究的滚珠丝杠传动系统建立数学模型并，并对模型中参数进行了系统辨识。在模型建立的过程中，本文忽略了滚珠丝杠的一些高频动态特性，比如电流环波动、轴向振动和扭向振动。精确的数学模型为后续的控制律设计及稳定性分析提供了条件。在第三章中，本文依靠滑模控制理论设计了滑模控制器最为滚珠丝杠传动系统的控制器。这种控制器的理论模型首先由Slotine和Li提出，之后由Zhu进一步验证了这种控制器的稳定性。本文研究了滚珠丝杠刚体动力学模型在伴随有外界不确定性扰动这一种中特殊情况下的控制律设计问题。针对这种情况设计的控制律最后被归结成了PID控制和前馈控制复合的形式。第四章，详细介绍了哈尔滨工业大学智能控制与系统研究所建立的贴片机实验平台。第五中，本文首先利用Matlab仿真研究了前述章节建立的数学模型和控制器，并且仿真研究在利用交叉耦合控制实现双轴同步的情况，最后建立了简易的实验平台验证了双轴同步方法。
【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】：2014
【分类号】：TP273;TH132

【参考文献】

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本文编号：1272508