發(fā)布時(shí)間：2017-07-08 08:31

  本文關(guān)鍵詞：高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)辨識(shí)技術(shù)研究

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【摘要】：隨著工業(yè)生產(chǎn)需求和超微細(xì)加工質(zhì)量的要求不斷提高,要求高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性,從而改善加工效率和改善產(chǎn)品質(zhì)量。高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)采用直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),具有無(wú)間隙、高加速度、高速度以及高帶寬的傳動(dòng)特性,越來(lái)越多的取代“旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠”驅(qū)動(dòng)方式在高檔數(shù)控機(jī)床上被采用。本文以高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)作為研究對(duì)象,對(duì)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能及機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)辨識(shí)方法進(jìn)行深入研究,為通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化和控制器參數(shù)調(diào)節(jié)來(lái)提高系統(tǒng)的定位精度提供依據(jù)。本研究的主要內(nèi)容如下:(1)高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)三維實(shí)體模型的建立。采用Solid Works軟件對(duì)交流同步直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)平臺(tái)建立了三維實(shí)體模型。對(duì)其底座和動(dòng)子運(yùn)動(dòng)臺(tái)連接部的交叉滾柱導(dǎo)軌采取簡(jiǎn)化處理,為進(jìn)一步的模態(tài)參數(shù)辨識(shí)奠定基礎(chǔ)。(2)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)辨識(shí)方法研究。分別從時(shí)域和頻率介紹了常用的模態(tài)參數(shù)辨識(shí)方法。對(duì)基于運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)辨識(shí)方法的激勵(lì)方法和信號(hào)選擇,以及正弦掃頻信號(hào)產(chǎn)生方法進(jìn)行了研究。(3)高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)的控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析。建立永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及其控制系統(tǒng)模型,在MATLAB simulink中搭建控制系統(tǒng)仿真模型,分別仿真分析了電流環(huán),速度環(huán),位置環(huán)的動(dòng)態(tài)性能,并求解了各閉環(huán)傳遞函數(shù)�？紤]機(jī)械結(jié)構(gòu)的改變對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響,就不同的電機(jī)動(dòng)子質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生的影響進(jìn)行了分析。(4)高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)子滑臺(tái)動(dòng)力學(xué)特性分析。首先從能量觀(guān)點(diǎn)上應(yīng)用拉格朗日方程建立多自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程。在廣義坐標(biāo)變換下,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建立動(dòng)力學(xué)模型,分析其動(dòng)態(tài)特性。固有頻率是影響動(dòng)態(tài)特性的重要因素,應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)簡(jiǎn)化后的高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)子滑臺(tái)進(jìn)行模態(tài)仿真分析。(5)高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)特性參數(shù)辨識(shí)。針對(duì)需要測(cè)試的動(dòng)態(tài)特性參數(shù),設(shè)計(jì)搭建了進(jìn)給系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)。試驗(yàn)平臺(tái)分為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、測(cè)量系統(tǒng)以及軟件分析三個(gè)部分,通過(guò)正弦掃頻實(shí)驗(yàn),基于輸入-輸出信號(hào)進(jìn)行進(jìn)給系統(tǒng)軸向模態(tài)參數(shù)辨識(shí)。通過(guò)力錘法進(jìn)行動(dòng)子平臺(tái)的模態(tài)參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn),利用LMS test.lab來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,分析了系統(tǒng)固有頻率并通過(guò)模態(tài)置信判據(jù)MAC進(jìn)行了模態(tài)驗(yàn)證。本研究通過(guò)對(duì)高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)建立控制系統(tǒng)仿真模型及機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,重點(diǎn)分析了其控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能,通過(guò)有限元分析軟件模態(tài)分析,分析了系統(tǒng)的動(dòng)子滑臺(tái)的振型和固有頻率。搭建了進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)平臺(tái),利用正弦掃頻及力錘法分別對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)軸向模態(tài)和動(dòng)子運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí),這為提高高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能提供理論基礎(chǔ),對(duì)直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用有積極意義和重要作用。
【關(guān)鍵詞】：直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)特性 參數(shù)辨識(shí) 直線(xiàn)電機(jī)
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 課題來(lái)源11
• 1.3 課題研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 永磁直線(xiàn)電機(jī)及直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)辨識(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 課題研究的目的與意義15-16
• 1.5 課題主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 2 直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析18-31
• 2.1 永磁直線(xiàn)電機(jī)原理及其驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2 永磁同步直線(xiàn)電機(jī)建模及動(dòng)態(tài)性能分析19-28
• 2.2.1 永磁同步直線(xiàn)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立19-21
• 2.2.2 永磁同步直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的控制系統(tǒng)建模21-22
• 2.2.3 永磁同步直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能仿真分析22-28
• 2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)因素對(duì)高速進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能的影響28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 基于輸入-輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)頻域辨識(shí)方法研究31-41
• 3.1 機(jī)械運(yùn)動(dòng)的自激勵(lì)方法研究31-34
• 3.1.1 激勵(lì)方法及辨識(shí)原理31
• 3.1.2 常用激勵(lì)信號(hào)31-32
• 3.1.3 正弦掃頻信號(hào)的matlab/simulink實(shí)現(xiàn)32-34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)頻響函數(shù)計(jì)算方法34-35
• 3.3 模態(tài)參數(shù)頻域辨識(shí)方法35-38
• 3.4 基于正弦掃頻信號(hào)的系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)仿真分析38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)建模及有限元模態(tài)分析41-55
• 4.1 高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)體建模41
• 4.2 多自由度振動(dòng)系統(tǒng)模態(tài)分析理論基礎(chǔ)41-42
• 4.3 機(jī)械系統(tǒng)建模42-47
• 4.3.1 模型的簡(jiǎn)化42-43
• 4.3.2 自由振動(dòng)微分方程的建立43-47
• 4.4 高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)有限元模態(tài)分析47-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)研究55-66
• 5.1 實(shí)驗(yàn)用高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)組成55-56
• 5.2 基于運(yùn)動(dòng)的高速直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)軸向模態(tài)辨識(shí)56-60
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件設(shè)備及軟件組成56-57
• 5.2.2 軸向模態(tài)參數(shù)辨識(shí)測(cè)試57-59
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析59-60
• 5.3 力錘法動(dòng)子運(yùn)動(dòng)平臺(tái)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)60-65
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件設(shè)備及軟件組成60
• 5.3.2 模態(tài)測(cè)試60-62
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析62-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 6 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 在學(xué)研究成果71-72
• 致謝72

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本文編號(hào)：533801