本文選題：XY運(yùn)動平臺 + 輪廓控制��； 參考：《沈陽工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：XY運(yùn)動平臺是實(shí)現(xiàn)多軸高檔數(shù)控機(jī)床平面XY坐標(biāo)運(yùn)動的關(guān)鍵功能部件,精密輪廓控制是提高數(shù)控機(jī)床加工速度和精度的必然要求和發(fā)展趨勢。本文以國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“基于速度場的直接驅(qū)動XY平臺任意軌跡規(guī)劃與精密輪廓控制”和遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“雙直線電機(jī)數(shù)控平臺精密輪廓跟蹤控制策略研究”為背景,以直線電機(jī)驅(qū)動XY運(yùn)動平臺伺服系統(tǒng)為研究對象,為提高輪廓精度展開了理論研究與實(shí)驗(yàn)研究。首先,輪廓誤差模型建立是雙軸XY平臺輪廓控制必不可少的環(huán)節(jié)。一般XY平臺的輪廓控制都采用時間域來建立輪廓誤差模型,通過交叉耦合控制實(shí)現(xiàn)雙軸協(xié)調(diào)控制,但對于復(fù)雜曲線軌跡,實(shí)時精確地建立輪廓誤差模型很困難,因此,大多數(shù)輪廓誤差模型都是采用近似等效誤差模型,不能滿足系統(tǒng)高精度高速度的要求。本文探討了時間域到位置域的轉(zhuǎn)換方法,將時間域映射到位置域,得到系統(tǒng)的位置域數(shù)學(xué)模型,做出了基于李雅普諾夫函數(shù)的穩(wěn)定性分析,為后續(xù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)及控制器設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ)。將雙軸輪廓控制看成主從控制,避開輪廓誤差模型建立的不準(zhǔn)確性,使雙軸輪廓控制問題轉(zhuǎn)變?yōu)閱屋S跟蹤控制問題。該方法重建了被控對象的模型,通過時間域和位置域轉(zhuǎn)換,來提高XY平臺輪廓精度。其次,輪廓精度的提高也依賴于控制器的選擇和設(shè)計(jì)。本文基于位置域的數(shù)學(xué)模型,針對X軸和Y軸的跟蹤控制,利用自適應(yīng)零相位誤差跟蹤控制(ZPETC)實(shí)現(xiàn)快速跟蹤,利用偽微分前饋反饋控制(PDFF)兼顧快速性和魯棒性。在單軸上采用自適應(yīng)ZPETC+PDFF+PD的復(fù)合控制策略,具有控制效果好、跟蹤性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。將X軸作為主動軸,當(dāng)作一個獨(dú)立的自變量,而從動軸運(yùn)動可以描述為根據(jù)輪廓跟蹤要求的主運(yùn)動的函數(shù)�；谥鲃虞S運(yùn)動,將時域一一映射到位置域,得到雙軸運(yùn)動系統(tǒng)的位置域動態(tài)模型。在位置域模型中,主運(yùn)動將趨近于零的位置跟蹤誤差作為參考,這樣只有從運(yùn)動的跟蹤誤差將會影響最終的輪廓跟蹤誤差。在時間域和位置域的框架之上,分別在理想控制條件下對XY運(yùn)動平臺伺服系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合控制仿真研究。然后,為了進(jìn)一步提高輪廓精度,提出位置域下基于自適應(yīng)進(jìn)給率的控制方法。曲率大的地方輪廓誤差較大,進(jìn)給率的大小會對輪廓精度的性能產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響輪廓控制的質(zhì)量。為了在曲率變化大時減少輪廓誤差,根據(jù)輪廓誤差適時調(diào)整進(jìn)給速度,該控制方法用自適應(yīng)的進(jìn)給率進(jìn)行實(shí)時插補(bǔ),變進(jìn)給率更有利于在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的控制精度調(diào)整,自適應(yīng)地調(diào)節(jié)進(jìn)給率。自適應(yīng)進(jìn)給率能夠在高進(jìn)給率顯著減少瞬時輪廓誤差,同時在低進(jìn)給率和穩(wěn)態(tài)階段維持相同的性能。在非穩(wěn)定時期通過犧牲軸的瞬態(tài)跟蹤誤差來改善輪廓精度,利用預(yù)測輪廓誤差來實(shí)時調(diào)整進(jìn)給率。分別對基于自適應(yīng)進(jìn)給率和常值進(jìn)給率的輪廓誤差進(jìn)行了仿真分析。最后,本文搭建了永磁直線電機(jī)直接驅(qū)動XY平臺輪廓控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),分別針對基于時間域的控制策略、基于位置域的控制策略,基于自適應(yīng)進(jìn)給率調(diào)整的控制策略,在速度閉環(huán)的情況下進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了本文所提出的位置域與自適應(yīng)進(jìn)給率控制策略的理論研究的有效性。
[Abstract]:In this paper , based on the mathematical model of the position domain , it is difficult to establish the contour error model by using the self - adaptive zero - phase error tracking control ( ZPETC ) . Based on the control strategy of the position domain , based on the control strategy of adaptive feed rate adjustment , a comparative experiment study is carried out under the condition of speed closed loop , and the validity of the proposed position domain and adaptive feed rate control strategy is verified .

【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1870026