數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的軌跡跟蹤性能影響了零件加工的表面質(zhì)量,本文圍繞如何減小滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的跟蹤誤差這一關(guān)鍵問題,首先分別建立了滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的剛體和柔性體的一階軸向振動(dòng)模型、辨識(shí)了主要的系統(tǒng)外在干擾,然后根據(jù)相應(yīng)的控制理論設(shè)計(jì)幾種控制器并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),通過仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證控制器的跟蹤性能。本文的具體研究內(nèi)容及創(chuàng)新如下:1.簡要闡述了滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成,并分別建立了剛體和二自由度柔性體的動(dòng)力學(xué)模型,針對(duì)系統(tǒng)的諧波力矩干擾和摩擦力矩,通過頻譜分析擬合諧波力矩干擾曲線,基于LuGre模型進(jìn)行摩擦特性的參數(shù)辨識(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明摩擦及諧波干擾的前饋補(bǔ)償能夠顯著提高跟蹤精度。2.采用四種廣義PID作為控制器,首先利用傳統(tǒng)PID和分?jǐn)?shù)階PID實(shí)現(xiàn)單回路控制,采用主導(dǎo)極點(diǎn)法結(jié)合差分進(jìn)化優(yōu)化算法確定分?jǐn)?shù)階PID的參數(shù)。然后分別從理論上分析了兩種形式的PI級(jí)聯(lián)雙回路控制下的穩(wěn)態(tài)誤差大小,通過仿真和實(shí)驗(yàn)比較以上四種廣義PID控制方法的跟蹤性能。3.針對(duì)滾珠絲杠系統(tǒng)的外在干擾及內(nèi)在參數(shù)不確定性,利用模糊邏輯自適應(yīng)估計(jì)干擾,采用模糊自適應(yīng)滑�？刂�,分別針對(duì)剛體模型和柔性體模型設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制律,通過仿真...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1數(shù)控機(jī)床及滾珠絲杠跟蹤誤差和輪廓誤差是衡量機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)精度和性能的最重要的誤差指標(biāo)，如圖

但這種驅(qū)動(dòng)方式由于造價(jià)成本高、動(dòng)態(tài)剛性小容易造成振動(dòng)、發(fā)熱量大等缺點(diǎn)泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床；另一種是采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)、滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌組合的形式，的轉(zhuǎn)動(dòng)通過滾珠絲杠變?yōu)檠刂本�導(dǎo)軌的直線方向運(yùn)動(dòng)，即所謂的滾珠絲杠進(jìn)，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。與直線電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)相比，滾珠絲杠效率高、伺服壽....

圖1-5軸向和扭轉(zhuǎn)的二自由度振動(dòng)模型

（a）軸向振動(dòng)模型（b）扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型圖1-5軸向和扭轉(zhuǎn)的二自由度振動(dòng)模型[50]摩擦是滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)一直存在的顯著降低跟蹤控制精度的干擾因素，研究力學(xué)特性是實(shí)現(xiàn)控制補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)。Armstrong[16]與劉麗蘭[17]系統(tǒng)全面地總結(jié)了較多的摩擦模型，比較了各個(gè)摩擦模型的適....

圖2-3dSPACE的ControlDesk軟件

用的dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)由德國科技公司dSPACE開發(fā)，主理器、I/O在內(nèi)的DS1103硬件組件及ControlDesk實(shí)時(shí)操作軟件（圖實(shí)現(xiàn)與Simulink軟件的高度連接，可以方便調(diào)用實(shí)時(shí)接口RTI、實(shí)時(shí)IB等。dSPACE實(shí)時(shí)性高、功能強(qiáng)大、通....

圖2-8干擾力矩等效電壓信號(hào)的頻譜分析

12NniNNe2-8為利用MATLAB對(duì)電機(jī)控制電壓進(jìn)行快速傅里葉變換后得到的福頻圖，常值分量（0Hz）頻率對(duì)應(yīng)的幅值為摩擦力，其余的頻率對(duì)應(yīng)的幅值波阻力，幅值比較大的前三個(gè)頻率分別為0.00495Hz,0.208Hz，0.593Hz，

本文編號(hào)：3951557