【摘要】：數(shù)控十字滑臺(tái)是一種典型的數(shù)控機(jī)床類設(shè)備,它由XY兩根空間上相互垂直的電機(jī)絲杠系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)工作,它具有一般數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的共性特征。因此,深入的研究數(shù)控十字滑臺(tái)雙軸耦合進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能對(duì)數(shù)控機(jī)床的后續(xù)發(fā)展有著十分重要的意義。就一般數(shù)控機(jī)床而言,其空間結(jié)構(gòu)往往都不是單一的一根軸,多軸結(jié)構(gòu)在高速運(yùn)行的過(guò)程中由于移動(dòng)部件之間存在著很大的空間時(shí)變性,結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的相互影響不可忽略。本文針對(duì)數(shù)控十字滑臺(tái)結(jié)構(gòu)耦合的特征對(duì)其機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行了理論、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)仿真三方面的綜合研究。所做的主要工作包括有:(1)首先,基于數(shù)控十字滑臺(tái)XY軸的結(jié)構(gòu)耦合作用,利用有限元—集中參數(shù)法對(duì)其電機(jī)絲杠系統(tǒng)和移動(dòng)部件滑塊系統(tǒng)分別單獨(dú)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)建模的工作,并對(duì)其模型參數(shù)的確定做了理論分析。其次根據(jù)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型利用三維建模軟件和Adams動(dòng)力學(xué)分析軟件建立起了數(shù)控十字滑臺(tái)XY雙軸耦合的虛擬樣機(jī)模型,并在Adams軟件中完成了其固有模態(tài)的分析,討論了Y軸工作臺(tái)在不同位置結(jié)構(gòu)耦合作用時(shí)十字滑臺(tái)系統(tǒng)固有模態(tài)特性的變化規(guī)律。(2)利用Matalab/Simulink建立了數(shù)控十字滑臺(tái)雙軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制模型,并結(jié)合Adams完成了其雙軸耦合作用下十字滑臺(tái)的機(jī)電聯(lián)合仿真工作,分析研究了其在不同軌跡、速度、加速度進(jìn)給情況下動(dòng)態(tài)特性的區(qū)別。(3)建立了數(shù)控十字滑臺(tái)動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并利用高分辨率伺服電機(jī)碼盤(pán)、直線光柵尺以及PCI高速脈沖計(jì)數(shù)卡,測(cè)得了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)雙軸耦合作用下動(dòng)態(tài)特性的振動(dòng)信號(hào),同時(shí)利用Matalb軟件對(duì)測(cè)得的信號(hào)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算與時(shí)域范圍下的分析研究。(4)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,利用Matalab建立了數(shù)控十字滑臺(tái)伺服控制系統(tǒng)PID參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整優(yōu)化的仿真運(yùn)行腳本,通過(guò)仿真結(jié)果表明數(shù)控十字滑臺(tái)在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID自適應(yīng)調(diào)整的控制下,其系統(tǒng)控制精度、穩(wěn)定性和抗干擾性能都得到了很大提高,證明采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法能夠很好的滿足數(shù)控十字滑臺(tái)伺服參數(shù)時(shí)變性和不確定性影響的要求,提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性性能。
[Abstract]:The CNC cross slide table is a typical CNC machine tool. It is driven by the XY motor screw system, which is perpendicular to each other in two spaces. It has the common characteristics of the feed drive system of the general NC machine tool. Therefore, the in-depth study of the dynamic performance of the two-axis coupling drive system of the CNC cross slide table is of great significance for the follow-up development of the NC machine tool. In general CNC machine tools, the spatial structure is not always a single axis. In the process of high-speed operation, the interaction between structures can not be ignored because of the large spatial time-variation between moving components in the process of multi-axis structure. In this paper, the mechanical and electrical system of numerical control crosshairs is studied in theory, experiment and computer simulation according to the structural coupling characteristics of numerical control crosshairs. The main works are as follows: (1) first, the structural coupling action of the XY axis of the numerical control cross slide table is presented. By using the finite element-lumped parameter method, the dynamic mathematical modeling of the motor screw system and the sliding block system of the moving parts is carried out separately, and the determination of the parameters of the model is analyzed theoretically. Secondly, according to the dynamic mathematical model, the virtual prototype model of XY biaxial coupling of NC cross slide table is established by using 3D modeling software and Adams dynamic analysis software, and the inherent modal analysis of the virtual prototype is completed in Adams software. The inherent modal characteristics of the cross slide platform system are discussed when the Y-axis table is coupled at different positions. (2) the control model of the two-axis feed drive system of the numerical control cross-slide table is established by using Matalab/Simulink. Combined with Adams, the electro-mechanical simulation of the cross slide platform under the action of biaxial coupling is completed, and its different trajectories and velocities are analyzed and studied. (3) the dynamic characteristic experiment platform of numerical control cross slide table is established, and the high resolution servo motor code plate, linear grating ruler and PCI high-speed pulse counting card are used. The vibration signals of dynamic characteristics under biaxial coupling are measured, and the measured signals are calculated numerically and analyzed in time domain by using Matalb software. (4) based on the theory of BP neural network, the vibration signals are analyzed and analyzed in time domain. (4) based on the theory of BP neural network, the vibration signals of dynamic characteristics are measured. The simulation running script of PID parameter adaptive adjustment and optimization for servo control system of NC crosshairs platform is established by using Matalab. The simulation results show that the control precision of NC cross slide table is controlled by BP neural network PID adaptive adjustment. The stability and anti-jamming performance have been greatly improved. It is proved that the BP neural network algorithm can meet the requirements of time-varying and uncertain servo parameters of CNC crosshairs and improve the dynamic performance of the system.
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2471267