本文關(guān)鍵詞：龍門(mén)數(shù)控機(jī)床主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)電耦合特性研究

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【摘要】：隨著我國(guó)航空航天、船舶、核電等裝備制造業(yè)的蓬勃發(fā)展,對(duì)大型復(fù)雜零部件的需求日益增長(zhǎng),龍門(mén)數(shù)控機(jī)床因此得到了廣泛的應(yīng)用。主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)是龍門(mén)數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的關(guān)鍵,其動(dòng)態(tài)性能對(duì)龍門(mén)數(shù)控機(jī)床的加工精度有很大影響。因此,主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)性能分析得到了廣泛關(guān)注。主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)是機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)協(xié)同工作的結(jié)果,二者間存在耦合作用進(jìn)一步影響其動(dòng)態(tài)性能。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)加工中心機(jī)電耦合機(jī)理與建模的研究還不多。因此,本文以五軸聯(lián)動(dòng)龍門(mén)數(shù)控機(jī)床QLM27100的主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行機(jī)電耦合建模、分析以及控制算法研究以提高主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)性能,進(jìn)而提高機(jī)床加工精度。論文的主要研究成果如下:(1)分析了主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中存在的三種機(jī)電耦合類型以及參與耦合的機(jī)械參量和控制參量之間的影響關(guān)系。建立了基于位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)控制的主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)電耦合模型。(2)利用虛擬樣機(jī)技術(shù),以三維CAD軟件Solidworks、動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS、有限元分析軟件ANSYS建立虛擬仿真環(huán)境,建立主軸進(jìn)給系統(tǒng)剛?cè)狁詈夏Ｐ汀Ｍㄟ^(guò)模態(tài)實(shí)驗(yàn)識(shí)別出導(dǎo)軌滑塊結(jié)合面的剛度、阻尼值,并應(yīng)用于虛擬樣機(jī)模型中。(3)搭建了基于ADAMS與MATLAB聯(lián)合仿真的主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)電耦合模型。整定了位置環(huán)控制器、速度環(huán)控制器和電流環(huán)控制器PID參數(shù),并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,電氣控制參數(shù)、擾動(dòng)頻率影響系統(tǒng)振動(dòng)特性,而移動(dòng)部件質(zhì)量影響系統(tǒng)響應(yīng)特性。(4)主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性在很大程度上取決于控制器性能的優(yōu)劣,針對(duì)高速高精度加工技術(shù)對(duì)數(shù)控速度伺服系統(tǒng)的控制性能提出的更高要求等問(wèn)題,提出了一種基于RBF適配器實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制策略,并與傳統(tǒng)速度環(huán)PI控制器控制效果進(jìn)行了比較。仿真分析表明,在同樣的條件下,本文所設(shè)計(jì)的自適應(yīng)控制方案優(yōu)于普適的三環(huán)PID控制,且在該控制器作用下,能有效的抗擊干擾信號(hào)的擾動(dòng)。不論有無(wú)擾動(dòng),都能實(shí)現(xiàn)位置跟蹤誤差控制在0.3?m之內(nèi),速度跟蹤誤差在1.5?m以下。
【關(guān)鍵詞】：龍門(mén)數(shù)控機(jī)床 主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng) 機(jī)電耦合 建模 仿真分析 控制算法
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(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
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 課題研究的背景14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)及其控制算法研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.2 機(jī)電耦合仿真研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 研究問(wèn)題的提出20-21
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容21-23
• 第二章 龍門(mén)數(shù)控機(jī)床主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)電耦合分析23-35
• 2.1 機(jī)電耦合類型24
• 2.2 機(jī)電耦合參數(shù)的提取24-27
• 2.3 耦合模型建立與仿真方法確定27-33
• 2.3.1 主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的耦合建模27-32
• 2.3.2 機(jī)電耦合仿真方法確定32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 龍門(mén)數(shù)控機(jī)床主軸進(jìn)給系統(tǒng)剛?cè)狁詈辖?/span>35-46
• 3.1 主軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析35
• 3.2 基于ADAMS的剛?cè)狁詈辖?/span>35-42
• 3.2.1 虛擬樣機(jī)模型建立36-37
• 3.2.2 滑枕、滾珠絲杠有限元柔性體建模37-39
• 3.2.3 非線性因素考慮39-42
• 3.3 基于ADAMS的仿真分析42-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 龍門(mén)數(shù)控機(jī)床主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)電耦合建模與分析46-62
• 4.1 機(jī)電耦合仿真原理46-47
• 4.2 伺服控制系統(tǒng)建模47-55
• 4.2.0 交流永磁同步電機(jī)建模47-51
• 4.2.1 電流環(huán)建模與參數(shù)整定51-52
• 4.2.2 速度環(huán)建模與參數(shù)整定52-53
• 4.2.3 位置環(huán)建模與參數(shù)整定53-55
• 4.3 主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)電耦合仿真建模與分析55-60
• 4.3.1 仿真模型建立55-56
• 4.3.2 仿真結(jié)果分析56-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第五章 龍門(mén)數(shù)控機(jī)床主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)控制策略研究62-76
• 5.1 概述62
• 5.2 主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型62-65
• 5.3 基于RBF實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)復(fù)合控制算法研究65-68
• 5.3.1 前饋控制設(shè)計(jì)65-66
• 5.3.2 PID反饋控制及其整定66-67
• 5.3.3 徑向基函數(shù)誤差補(bǔ)償67-68
• 5.4 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析68-69
• 5.5 數(shù)值仿真及分析69-74
• 5.5.1 基于自適應(yīng)RBF控制仿真分析69-73
• 5.5.2 對(duì)比分析73-74
• 5.6 本章小結(jié)74-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 工作總結(jié)76
• 6.2 研究展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-83
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 寧建榮;夏加寬;于玲;李鐵軍;;永磁直線進(jìn)給系統(tǒng)多柔性體機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)特性分析[J];中國(guó)機(jī)械工程;2014年19期

2 趙大興;楊勇;許萬(wàn);丁國(guó)龍;彭玲;;基于ADAMS和MATLAB的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電聯(lián)合仿真[J];機(jī)床與液壓;2014年10期

3 劉大煒;湯立民;;國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J];航空制造技術(shù);2014年03期

4 葉獻(xiàn)彬;張東升;馮斌;;基于ADAMS與MATLAB的數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合仿真[J];機(jī)床與液壓;2013年15期

5 張曉光;趙克;孫力;安群濤;;永磁同步電機(jī)滑模變結(jié)構(gòu)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)控制[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年15期

6 程啟明;程尹曼;王映斐;汪明媚;;交流電機(jī)控制策略的發(fā)展綜述[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2011年09期

7 姚延風(fēng);劉強(qiáng);吳文鏡;;基于剛?cè)?機(jī)電耦合的機(jī)床直線電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能仿真研究[J];振動(dòng)與沖擊;2011年01期

8 辛小南;賀莉;王宏洲;;永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)控制策略綜述[J];微特電機(jī);2010年02期

9 許向榮;宋現(xiàn)春;姜洪奎;張承瑞;;單螺母滾珠絲杠副軸向剛度的分析研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年24期

10 張曉東;歐洲;;數(shù)控銑床伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2009年10期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 張曉光;永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制若干關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 趙明;重型數(shù)控機(jī)床多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2008年

3 賀建軍;復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)機(jī)電耦合分析與解耦控制技術(shù)[D];中南大學(xué);2004年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周成鋒;EMA數(shù)字伺服控制系統(tǒng)研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

2 李永恒;滾珠絲杠伺服進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)電耦合特性的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 李曉侖;永磁交流伺服精密傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電耦合精度分析[D];重慶大學(xué);2013年

4 李鵬杰;交流伺服進(jìn)給系統(tǒng)的模糊PI控制仿真[D];華中科技大學(xué);2013年

5 陳星;基于自適應(yīng)滑模控制的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];杭州電子科技大學(xué);2013年

6 鄧灝;電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D];東華大學(xué);2012年

7 李虎;加工中心進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)電聯(lián)合仿真研究[D];華中科技大學(xué);2012年

8 汪嬌嬌;軸向柱塞泵剛?cè)峄旌蟿?dòng)力學(xué)仿真研究[D];華南理工大學(xué);2011年

9 張明生;激光焊接機(jī)床機(jī)電聯(lián)合建模及焊接軌跡仿真[D];華中科技大學(xué);2011年

10 徐金墀;高速高精度PCB數(shù)控鉆床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的控制研究[D];北京交通大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：639463