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数控系统的误差预测及预补偿

发布时间:2021-01-04 01:02
  数控技术是机械行业实现加工专一化、集成化的关键技术,对现代国民经济建设具有重要的影响。随着时代的发展,数控加工场景正在逐步改变,由单件大批量向多品种小批量转移,但是多品种小批量存在着成品率低和加工效率低等问题。本课题结合数控技术特点,提出了一种误差预测和预补偿算法以提高加工质量。针对多品种小批量加工中无法像单件大批量加工中多次利用往次跟踪误差提高跟踪性能的情况,提出了在系统加工前得到跟踪误差并进行误差补偿提高跟踪性能的方法。通过对典型运动控制系统进行分析,建立数控伺服系统单轴线性模型。针对简化伺服系统模型结合控制理论相关知识研究跟踪误差,通过理论与实验相结合的方法确定跟踪误差的影响因素。在此基础上,提出根据跟踪误差影响因素通过神经网络预测跟踪误差的方法。建立轨迹生成模块,该模块通过改变参数实现轨迹弯曲程度的改变,等距离输出以等距点组成的几何轨迹。设置限定条件,保证生成轨迹首尾相连且起始点一致,通过叠加扩大数据量。数据量足够的几何轨迹通过现有插补模块,得到参考输入作为样本集。样本集通过数据处理模块后,获得位置、速度和加速度信息作为神经网络的输入,跟随误差作为神经网络的输出值。利用输入和输... 

【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】:61 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

数控系统的误差预测及预补偿


算法框架图

动态结构图,非线性特性


哈尔滨工业大学工程硕士学位论文电机与传动部分共同组成伺服单元,运动平台安装在螺母上,通过滚珠丝杠和联轴器与电机相连,通过螺母将电机的旋转运动转化为直线运动。在实际运动控制系统中,一般采用三环控制结构,从内往外依次是电流环、速度环和位置环。伺服系统的目的是使输出跟踪给定输入,由位置环控制器完成。噪声和扰动在实际系统中不可避免,为了更好地实现伺服功能,通常由电流环和速度环控制器对其进行抑制。实际伺服驱动系统相当复杂,存在饱和、测量噪声、量化误差、导轨的非线性摩擦和死区以及反向间隙等非线性因素,其实际模型可以近似化为图2-3。位置环控制器速度环控制器电流环控制器1+1位置测量噪声速度测量噪声非线性摩擦转动惯量与阻尼丝杠系数反向间隙电压饱和+-+++++-J图2-3伺服系统动态结构图[48]伺服系统包含各种典型非线性因素,如图2-4所示。a)饱和非线性b)死区非线性c)间隙非线性图2-4典型非线性特性实际伺服系统由于模型不确定性和各种非线性因素导致系统模型相当复杂,难以建立。在实际三环结构的建模中,将最内层的电流环简化成了比例环节,这是因为电流环采用PWM技术,动态响应很快,相比CNC系统的采样频率,电流-9-

跟踪误差


哈尔滨工业大学工程硕士学位论文平台重复性验证公式为:e(i)=xmax(i)xmin(i)(2-9)式中i———采样点;e(i)———采样点的重复度;xmax———多次运行采样点的最大值;xmin———多次运行采样点的最小值。以XY平台30次运行三阶椭圆轨迹时,X轴和Y轴每个采样点的重复度来检验平台重复性。图2-7和图2-8为三阶椭圆X轴和Y轴的跟踪误差和重复度。a)X轴跟踪误差b)X轴重复度图2-7X轴跟踪误差与重复度a)Y轴跟踪误差b)Y轴重复度图2-8Y轴跟踪误差与重复度图2-7和图2-8中,a)图表示三阶椭圆对应轴的跟踪误差,b)图表示对应轴的重复度。对上面四个图进行分析,a)图中单轴跟踪误差的范围在-0.18~0.18mm左右,X轴和Y轴的误差形状不同,但其变化范围一致;b)图中重复度范围在3μm左右,与单轴跟踪误差相比,非常小,所以XY平台X轴和Y轴的重复性都很好。也可以说本课题采用的XY台,在不改变平台内部参数时,可以认为XY平台单轴跟踪误差保持不变。2.3.3数据采集及分析本实验采用的验证轨迹为三阶椭圆,其表达式为:-14-


本文编号:2955834

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