本文關(guān)鍵詞：三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)精密輪廓控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)數(shù)控加工元件的復(fù)雜程度和精度要求不斷提高,因此,保證多軸數(shù)控機(jī)床的控制精度是當(dāng)前工業(yè)加工的發(fā)展趨勢(shì)。本文以永磁同步直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)伺服控制系統(tǒng)作為研究對(duì)象,為了解決三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)伺服系統(tǒng)易受非線性、強(qiáng)耦合、動(dòng)態(tài)不確定性以及環(huán)境干擾等因素影響,建立了簡(jiǎn)化的三軸輪廓誤差估計(jì)模型,從單軸位置和整體輪廓兩方面進(jìn)行控制器設(shè)計(jì),保證了三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輪廓精度和抗擾能力,奠定了多軸伺服控制系統(tǒng)研究的理論基礎(chǔ)。首先,本文綜述了國內(nèi)外兩軸及多軸直驅(qū)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的輪廓控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了永磁同步直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的數(shù)學(xué)模型。采用一種輪廓誤差估算法建立三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的輪廓誤差模型。該方法與傳統(tǒng)輪廓誤差估計(jì)模型相比,可有效地減少系統(tǒng)的運(yùn)算量且適用于任何非線性曲線。然后,通過向量合成方法對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的輪廓誤差進(jìn)行補(bǔ)償,以保證系統(tǒng)的輪廓精度。其次,為解決三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的負(fù)載擾動(dòng)、參數(shù)不匹配等問題的影響,在單軸上利用位置—速度雙閉環(huán)跟蹤控制方式。位置環(huán)采用比例控制、速度環(huán)采用PDFF控制方法,能夠彌補(bǔ)PI和IP控制的不足,提高系統(tǒng)的快速性,減小跟蹤誤差。利用改進(jìn)后交叉耦合控制方案進(jìn)行輪廓控制器的設(shè)計(jì),將輪廓誤差的補(bǔ)償量置于位置控制器前,能夠保證輪廓誤差補(bǔ)償量的大小和方向做最適當(dāng)?shù)钠ヅ?提高了系統(tǒng)的輪廓加工精度。利用Matlab/Simulink仿真表明,所設(shè)計(jì)的控制方案保證系統(tǒng)較高的跟蹤和輪廓精度。最后,為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的跟蹤和輪廓精度,在單軸控制的基礎(chǔ)上加入了模型參考自適應(yīng)控制。該方法利用自適應(yīng)律實(shí)時(shí)調(diào)整控制器的參數(shù),可有效地消除由于外界條件及自身系統(tǒng)特性變化對(duì)系統(tǒng)造成的誤差影響,其優(yōu)點(diǎn)是具有良好的跟蹤性能。三軸間協(xié)調(diào)控制仍利用改進(jìn)后的交叉耦合控制方案解決系統(tǒng)出現(xiàn)的周期性輪廓誤差。運(yùn)用Matlab/Simulink進(jìn)行仿真分析,將未加入模型參考自適應(yīng)控制的系統(tǒng)與加入MARC后的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可知,加入后系統(tǒng)的跟蹤誤差和整體輪廓誤差比之前提高了一個(gè)數(shù)量級(jí),說明加入模型參考自適應(yīng)控制后的系統(tǒng)具有更好的輪廓控制效果。
【關(guān)鍵詞】：三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 永磁同步直線電機(jī) 輪廓誤差估算法 交叉耦合控制 模型參考自適應(yīng)控制
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)輪廓控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 輪廓誤差控制發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 直接驅(qū)動(dòng)三軸XYZ平臺(tái)控制策略12-15
• 1.3.1 單軸間接輪廓控制12-13
• 1.3.2 雙軸系統(tǒng)交叉耦合控制13
• 1.3.3 雙軸極坐標(biāo)法13-14
• 1.3.4 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制策略14-15
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容15-17
• 第2章 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的數(shù)學(xué)模型建立及輪廓誤差分析17-25
• 2.1 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的工作原理17-19
• 2.1.1 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中直驅(qū)電機(jī)結(jié)構(gòu)分析17-18
• 2.1.2 PMLSM的工作原理18-19
• 2.2 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.3 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)輪廓誤差模型建立及補(bǔ)償21-24
• 2.3.1 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)輪廓誤差模型建立21-23
• 2.3.2 輪廓誤差的補(bǔ)償23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)改進(jìn)型交叉耦合控制器設(shè)計(jì)25-37
• 3.1 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)單軸控制器設(shè)計(jì)25-27
• 3.1.1 傳統(tǒng)PID速度控制器的設(shè)計(jì)25-26
• 3.1.2 PDFF速度控制器的設(shè)計(jì)26-27
• 3.2 三軸改進(jìn)型交叉耦合控制器設(shè)計(jì)27-30
• 3.2.1 交叉耦合控制27-28
• 3.2.2 改進(jìn)型交叉耦合控制器原理及結(jié)構(gòu)28-30
• 3.3 仿真結(jié)果及分析30-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 改進(jìn)型交叉耦合自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)37-52
• 4.1 自適應(yīng)控制系統(tǒng)介紹37-40
• 4.1.1 自適應(yīng)控制理論37-38
• 4.1.2 自適應(yīng)控制原理及分類38-40
• 4.2 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)（MRAC）40-42
• 4.2.1 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)40-41
• 4.2.2 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理41-42
• 4.3 基于MRAC單軸位置控制器設(shè)計(jì)42-47
• 4.4 三軸改進(jìn)型交叉耦合MRAC控制器47-48
• 4.5 仿真結(jié)果及分析48-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 第5章 結(jié)論52-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 在學(xué)研究成果58-59
• 致謝59

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)精密輪廓控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：299288