本文關(guān)鍵詞：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的直線電機(jī)輪廓誤差控制技術(shù)研究

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【摘要】：在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的潮流下,數(shù)控機(jī)床向著高速、高精度的方向發(fā)展,直線電機(jī)作為直驅(qū)技術(shù)的一種,具有不可比擬的速度和精度方面的優(yōu)勢(shì),正在逐步取代傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠”結(jié)構(gòu),應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行的過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生兩種誤差：?jiǎn)屋S運(yùn)動(dòng)的跟蹤誤差和多軸聯(lián)動(dòng)的輪廓誤差,這兩種誤差尤其是輪廓誤差直接影響著機(jī)床的輪廓加工精度以及進(jìn)給速度,對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言,對(duì)輪廓誤差的控制至關(guān)重要。本文針對(duì)數(shù)控機(jī)床中基于直線電機(jī)的XY工作臺(tái),對(duì)其輪廓誤差控制技術(shù)進(jìn)行研究。首先,闡述了課題的國(guó)內(nèi)外研究概況,介紹了直線電機(jī)的基本原理并搭建其數(shù)學(xué)模型；其次,分析了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的理論,為直線電機(jī)單軸伺服系統(tǒng)選定控制方法；最后,建立了輪廓誤差模型,對(duì)影響輪廓精度的因素進(jìn)行了分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,為多軸系統(tǒng)選定控制方法。本文的主要研究成果有以下幾點(diǎn)：(1)結(jié)合直線電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,針對(duì)單軸的伺服系統(tǒng),基于常規(guī)PID原理,設(shè)計(jì)了三閉環(huán)反饋控制系統(tǒng),引入智能控制理論,編寫(xiě)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法,仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制在響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、跟蹤精度等各方面都要優(yōu)于PID控制；(2)結(jié)合輪廓誤差模型,得到了由跟蹤誤差表示輪廓誤差的通用公式,分別從直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)和圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析計(jì)算,總結(jié)了各個(gè)軸的開(kāi)環(huán)增益系數(shù)和運(yùn)動(dòng)速度對(duì)輪廓誤差的影響,仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了分析的結(jié)論,即開(kāi)環(huán)增益系數(shù)越不匹配,系統(tǒng)輪廓誤差越大,輪廓誤差與運(yùn)動(dòng)速度成正比；(3)對(duì)輪廓誤差控制技術(shù)進(jìn)行了研究,為系統(tǒng)編寫(xiě)了變?cè)鲆娴慕徊骜詈峡刂扑惴?并在此基礎(chǔ)上結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的理論,編寫(xiě)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交叉耦合控制算法,仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交叉耦合控制下的輪廓誤差最小。
【關(guān)鍵詞】：直線電機(jī) 跟蹤誤差 PID控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 輪廓誤差 交叉耦合
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM359.4;TG659
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-26
• 1.1 課題的研究背景和意義16-17
• 1.2 課題的來(lái)源17
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究概況17-24
• 1.3.1 直線電機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀18-21
• 1.3.2 直線電機(jī)控制方法的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3.3 輪廓誤差控制的研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4 課題研究思路和方法24-25
• 1.5 本章小結(jié)25-26
• 第二章 直線電機(jī)基本原理26-33
• 2.1 直線電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和分類(lèi)26-28
• 2.1.1 直線電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)26
• 2.1.2 直線電機(jī)的分類(lèi)26-28
• 2.2 永磁同步直線電機(jī)工作原理28-29
• 2.3 永磁同步直線電機(jī)數(shù)學(xué)模型29-32
• 2.3.1 永磁同步直線電機(jī)矢量控制原理29-31
• 2.3.2 永磁同步直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)33-44
• 3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型33-35
• 3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)35-37
• 3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)37-40
• 3.3.1 學(xué)習(xí)方式37-38
• 3.3.2 學(xué)習(xí)算法38-40
• 3.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)40-43
• 3.4.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)40-41
• 3.4.2 BP學(xué)習(xí)算法41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 直線電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制方法44-61
• 4.1 永磁同步直線電機(jī)伺服系統(tǒng)44-45
• 4.2 常規(guī)PID控制原理45-49
• 4.2.1 模擬PID控制45-46
• 4.2.2 數(shù)字PID控制46-47
• 4.2.3 PID整定方法47-49
• 4.3 單軸PID控制49-52
• 4.3.1 永磁同步直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仿真模型49-50
• 4.3.2 單軸伺服系統(tǒng)PID控制仿真模型50-51
• 4.3.3 仿真結(jié)果分析與結(jié)論51-52
• 4.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制52-60
• 4.4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器結(jié)構(gòu)52-53
• 4.4.2 控制器中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)53-55
• 4.4.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制仿真模型55-58
• 4.4.4 仿真結(jié)果分析與結(jié)論58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 輪廓誤差控制技術(shù)研究61-76
• 5.1 輪廓誤差建模61-63
• 5.1.1 直線運(yùn)動(dòng)的輪廓誤差62
• 5.1.2 曲線運(yùn)動(dòng)的輪廓誤差62-63
• 5.2 影響輪廓精度的因素63-68
• 5.2.1 直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)64-65
• 5.2.2 圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)65-66
• 5.2.3 影響輪廓精度因素的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證66-68
• 5.3 交叉耦合控制68-70
• 5.3.1 交叉耦合控制技術(shù)68
• 5.3.2 交叉耦合控制器設(shè)計(jì)68-70
• 5.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交叉耦合控制70-75
• 5.4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交叉耦合控制仿真模型71-73
• 5.4.2 仿真結(jié)果分析與討論73-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 全文研究總結(jié)76-77
• 6.2 研究展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況82

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本文編號(hào)：1122015