三维轮廓误差的实时估计与轮廓控制研究
发布时间：2020-12-07 00:56
多轴伺服系统的跟踪误差为当前运动位置到期望位置的误差向量,传统的跟踪控制以跟踪误差来表征控制性能,以减小跟踪误差作为控制的主要目标之一。然而,在多轴伺服系统的加工应用中,工件的表面质量取决于轮廓误差,即系统当前位置到期望轮廓曲线的距离。传统的以减小跟踪误差为目标的控制方法往往不能减小轮廓误差,难以提高加工质量,因此,必须研究对轮廓误差的直接控制。但是,轮廓误差,尤其是加工轮廓为自由曲线时的轮廓误差,计算复杂、计算量大,难以满足在线控制的实时性要求。因此,人们转而研究既具有较高计算精度又能满足实时性的轮廓误差估计方法,将估计的轮廓误差用于实时轮廓控制。当前轮廓控制研究大多面向二维轮廓,针对三维轮廓的研究,存在轮廓误差估计方法精度不足;轮廓控制参数多,整定复杂;轮廓控制方法仅适用于特定的轮廓误差估计方法,不能通用等问题。本论文面向三维轮廓加工控制,针对上述问题,研究了三维轮廓误差的实时估计方法、三维轮廓加工的降维控制方法和交叉耦合控制方法,并在三轴数控机床和并联机器人平台上开展了实验验证。针对现有轮廓误差估计方法大都精度不高、不能应用于三维轮廓的问题,本文基于期望轮廓曲线的局部几何特性,首...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
跟踪误差与轮廓误差示意图
图 1-4 轮廓误差的特性[1]Fig.1-4 Characteristics of contouring error示，可以从运动控制性能指标的角度对两类误差上的给定位置，点1A 、2A 、3A 和4A 代表了可能位于以点 为圆心的圆上。很明显，点 、 个圆的半径，因此这四个点具有相同的跟踪误言，由于 点位于轮廓上，按照式（1-2）的定其余三点处的轮廓误差均为非零。如果将图 1的某个时刻，显然，在此时刻，较小的轮廓误系统应当控制激光切割头末端朝着点 处运动轮廓误差的大小直接表征最终加工工件的精度廓误差是一个比跟踪误差更准确地刻画轨迹加论文的工作将基于轨迹跟踪运动中轮廓误差的究现状与分析
图 1-5 直线轨迹的轮廓误差计算[19]Fig.1-5 Contouring error calculation of linear c对于直线轨迹来说，由于期望轮廓的实际运动位置到期望直线的距离，如的跟踪误差( , )x ye e和直线的倾角 计算cos siny x e e 位置到期望轮廓的距离，对于自由曲最小值的优化问题，虽然理论上可以解，但是对于工业控制系统中应用的方法求解的实时性要求。并且轮廓误控制之中，因此，常采用各种近似处距离可以很简便的求出，因此，有些轮廓[8-11]，如图 1-6 所示，t 为当前给线，在 D点附近可以采用过 D点的切问题就转化为计算当前实际点 A到切
【参考文献】：
期刊论文
[1]论一元高次方程的精确求解方法[J]. 姜海馨,姜玉秋. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]面向伺服动态特性匹配的轮廓误差补偿控制研究[J]. 李祥飞,赵欢,赵鑫,丁汉. 机械工程学报. 2017(01)
[3]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[4]Cross-coupled controller design for triaxial motion systems based on second-order contour error estimation[J]. ZHAO Huan,ZHU LiMin,DING Han. Science China(Technological Sciences). 2015(07)
[5]基于高精度轮廓误差估计的交叉耦合控制[J]. 赵欢,朱利民,丁汉. 机械工程学报. 2014(03)
[6]国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)[J]. 中华人民共和国国务院公报. 2006(09)
博士论文
[1]基于非线性和柔性特性分析及补偿的直线电机精密运动控制[D]. 陈正.浙江大学 2012
[2]基于全局任务坐标系的精密轮廓运动控制研究[D]. 胡楚雄.浙江大学 2010
[3]高性能连续轨迹控制系统研究[D]. 杨江照.哈尔滨工业大学 2010
[4]多轴轮廓运动系统的轨迹生成与性能优化[D]. 刘宜.中国科学技术大学 2008
本文编号：2902318
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
跟踪误差与轮廓误差示意图
图 1-4 轮廓误差的特性[1]Fig.1-4 Characteristics of contouring error示，可以从运动控制性能指标的角度对两类误差上的给定位置，点1A 、2A 、3A 和4A 代表了可能位于以点 为圆心的圆上。很明显，点 、 个圆的半径，因此这四个点具有相同的跟踪误言，由于 点位于轮廓上，按照式（1-2）的定其余三点处的轮廓误差均为非零。如果将图 1的某个时刻，显然，在此时刻，较小的轮廓误系统应当控制激光切割头末端朝着点 处运动轮廓误差的大小直接表征最终加工工件的精度廓误差是一个比跟踪误差更准确地刻画轨迹加论文的工作将基于轨迹跟踪运动中轮廓误差的究现状与分析
图 1-5 直线轨迹的轮廓误差计算[19]Fig.1-5 Contouring error calculation of linear c对于直线轨迹来说，由于期望轮廓的实际运动位置到期望直线的距离，如的跟踪误差( , )x ye e和直线的倾角 计算cos siny x e e 位置到期望轮廓的距离，对于自由曲最小值的优化问题，虽然理论上可以解，但是对于工业控制系统中应用的方法求解的实时性要求。并且轮廓误控制之中，因此，常采用各种近似处距离可以很简便的求出，因此，有些轮廓[8-11]，如图 1-6 所示，t 为当前给线，在 D点附近可以采用过 D点的切问题就转化为计算当前实际点 A到切
【参考文献】：
期刊论文
[1]论一元高次方程的精确求解方法[J]. 姜海馨,姜玉秋. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]面向伺服动态特性匹配的轮廓误差补偿控制研究[J]. 李祥飞,赵欢,赵鑫,丁汉. 机械工程学报. 2017(01)
[3]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[4]Cross-coupled controller design for triaxial motion systems based on second-order contour error estimation[J]. ZHAO Huan,ZHU LiMin,DING Han. Science China(Technological Sciences). 2015(07)
[5]基于高精度轮廓误差估计的交叉耦合控制[J]. 赵欢,朱利民,丁汉. 机械工程学报. 2014(03)
[6]国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)[J]. 中华人民共和国国务院公报. 2006(09)
博士论文
[1]基于非线性和柔性特性分析及补偿的直线电机精密运动控制[D]. 陈正.浙江大学 2012
[2]基于全局任务坐标系的精密轮廓运动控制研究[D]. 胡楚雄.浙江大学 2010
[3]高性能连续轨迹控制系统研究[D]. 杨江照.哈尔滨工业大学 2010
[4]多轴轮廓运动系统的轨迹生成与性能优化[D]. 刘宜.中国科学技术大学 2008
本文编号：2902318
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