本文關鍵詞：雙軸伺服系統(tǒng)的輪廓誤差估計和交叉耦合控制研究

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【摘要】：輪廓誤差是衡量多軸進給系統(tǒng)高速高精度加工性能的重要指標,輪廓運動控制也因此成為高速高精度加工中的重要研究課題。近年來如何在面向高速大曲率的連續(xù)軌跡加工中保持微小的輪廓誤差是當前多軸機械加工行業(yè)中亟待解決的難題。本文對輪廓誤差估計方法和輪廓誤差控制策略兩個角度的關鍵技術進行了研究。對期望輪廓局部幾何特性的分析,傳統(tǒng)的切線逼近是對期望輪廓的一階逼近,對于線性或低速小曲率輪廓能夠取得較好的輪廓誤差估計精度,但對于高速大曲率輪廓的輪廓誤差估計精度往往嚴重退化。而圓逼近是對參考輪廓的準二階逼近,其局限性為很難推廣到三維空間,輪廓誤差精度仍達不到高速大曲率的控制要求。針對高速大曲率的輪廓加工要求,本文提出了基于局部自然逼近的輪廓誤差估計方法,不僅適用于平面輪廓,也適用于三維空間曲線。通過實時計算得到的基于自然逼近的輪廓誤差值后,將該值應用于基于位置環(huán)的交叉耦合控制(PLCCC)中,經(jīng)過補償率反饋到各軸中從而實現(xiàn)了輪廓誤差的閉環(huán)控制。該方法很好地解決各軸間的動態(tài)影響造成的輪廓控制精度問題。高速大曲率的橢圓輪廓的Simulink仿真結果表明在進給角速度為!=2:0?rad=s時,基于自然逼近的輪廓誤差性能改善了12.6%(相比于圓逼近);高速大曲率的橢圓輪廓的直線電機伺服運動平臺實驗結果表明在進給角速度為!=2:0?rad=s時,基于自然逼近的輪廓誤差性能改善了16.17%(相比于圓逼近)�？紤]到實際模型的不確定性和外界干擾等非線性因素對輪廓誤差精度的影響,本文結合模型參考自適應控制策略改進了基于位置環(huán)的交叉耦合控制,提出控制性能更為優(yōu)越的基于位置環(huán)的交叉耦合自適應控制策略(PLCCAC)。高速大曲率的橢圓輪廓的Simulink仿真結果表明在進給角速度為!=2:0?rad=s時,該控制策略在輪廓誤差性能上改善了39.99%(相比于PLCCC),且在存在擾動時輪廓性能有更強的魯棒性;中速大曲率的橢圓輪廓的直線電機伺服運動平臺實驗結果表明在進給角速度為!=1:4?rad=s時,該控制策略在輪廓誤差性能上改善28.58%(相比于PLCCC),且在存在擾動情況下該策略增強了系統(tǒng)輪廓性能的魯棒性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM921.541

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本文編號：1267973