本文關鍵詞：拋光機床的PID控制及NURBS曲線插補研究

  更多相關文章： PID控制 伺服環(huán)路 參數(shù)整定 NURBS曲線插補 速度自適應 加減速控制

【摘要】：本課題主要是對四軸聯(lián)動拋光機床控制系統(tǒng)的研究，而PID模塊和插補模塊是控制系統(tǒng)的兩個核心部分，因此本文對PID控制和NURBS曲線插補進行了深入研究。 本文在采用PID技術對四軸聯(lián)動拋光機床進行控制時，發(fā)現(xiàn)PID參數(shù)對控制性能的影響非常大，運用系統(tǒng)自動匹配得到的參數(shù)進行控制時會產(chǎn)生很大的位置和速度誤差，因此需要對PID參數(shù)進行整定。本文對PID參數(shù)的優(yōu)化工作主要從以下幾個方面展開： （1）對A3200控制器的伺服環(huán)路進行了分析，將整個環(huán)路分解成速度環(huán)和位置環(huán)，并分別對兩個環(huán)路建立了傳遞函數(shù)的數(shù)學模型。 （2）采用4:1衰減曲線法分別對速度環(huán)的比例增益Kp、積分增益Ki、位置環(huán)的比例增益Kpos以及位置內(nèi)環(huán)的各參數(shù)進行了整定。 （3）在對位置環(huán)進行整定時，由于其伺服環(huán)路過于復雜，整定起來相當困難，因此本文提出了一種等效控制的方法，對位置環(huán)進行簡化后將其等效成一個傳統(tǒng)的PID控制器。這樣，對位置環(huán)的參數(shù)整定轉(zhuǎn)化成了對傳統(tǒng)PID控制器的參數(shù)整定，大大簡化了整定過程。 （4）對不同參數(shù)值下的系統(tǒng)響應曲線進行了仿真對比，通過對性能指標的分析可以判斷出不同參數(shù)值下系統(tǒng)控制效果的好壞，，仿真結果表明本文整定得到的參數(shù)值會獲得更好的控制效果。 （5）進行了拋光機床z軸的PID控制實驗，實驗結果表明將A3200控制器的參數(shù)值設置為本文整定得到的參數(shù)值時，z軸會獲得最小的位置誤差和速度誤差，提高了實驗臺的控制性能和運動精度。 NURBS曲線插補主要包括預處理、參數(shù)密化、速度自適應控制以及加減速控制幾個過程，本文針對這幾個過程中的關鍵問題，進行了以下幾個方面的研究工作： （1）采用弓高誤差和法向加速度約束的速度自適應控制算法，使得插補進給速度能隨著曲線曲率的變化進行自適應調(diào)整。 （2）采用傳統(tǒng)七段S形加減速方式，通過反向插補與監(jiān)控插補距離相結合的方式進行減速點的預測。針對加減速過程中出現(xiàn)的速度敏感點間的干涉問題，提出了通過構造速度敏感點重新規(guī)劃干涉段的新算法。 （3）進行了NURBS曲線插補的仿真分析。仿真結果表明采用本文提出的插補策略可以獲得平滑、沒有突變的速度和加速度曲線，并且加加速度和弓高誤差被控制在允許的范圍內(nèi)；并通過與傳統(tǒng)算法的對比體現(xiàn)了本文提出的算法具有更高的插補精度和效率。 （4）進行了四軸聯(lián)動拋光機床的插補實驗，對各軸的位置、速度和加速度曲線做了詳細分析。實驗結果表明本文提出的算法是行之有效的。
【關鍵詞】：PID控制 伺服環(huán)路 參數(shù)整定 NURBS曲線插補 速度自適應 加減速控制
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG596
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 PID 控制及 NURBS 曲線插補研究目的及意義11-12
• 1.1.1 PID 控制研究目的及意義11
• 1.1.2 NURBS 曲線插補研究目的及意義11-12
• 1.2 PID 控制及 NURBS 曲線插補研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 PID 控制研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 NURBS 曲線插補研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 論文的框架與結構18-21
• 第2章 PID 控制及 NURBS 曲線插補理論研究21-37
• 2.1 PID 控制相關理論21-25
• 2.1.1 PID 控制基本原理21-22
• 2.1.2 PID 控制的性能指標22-23
• 2.1.3 PID 參數(shù)整定23-25
• 2.2 NURBS 曲線基本理論25-33
• 2.2.1 NURBS 曲線定義25-27
• 2.2.2 NURBS 曲線性質(zhì)及優(yōu)缺點27-29
• 2.2.3 NURBS 曲線的求值29-31
• 2.2.4 NURBS 曲線導矢及曲線長度的計算31-33
• 2.3 插補基本原理33-35
• 2.3.1 脈沖增量法33-34
• 2.3.2 數(shù)據(jù)采樣法34-35
• 2.4 本章小結35-37
• 第3章 PID 控制仿真分析及實驗37-55
• 3.1 參數(shù)對運動精度影響的理論分析37-38
• 3.2 伺服環(huán)路結構分析38-40
• 3.3 參數(shù)整定過程40-45
• 3.3.1 速度環(huán)整定41-43
• 3.3.2 位置環(huán)整定43-45
• 3.4 伺服環(huán)路參數(shù)調(diào)節(jié)的仿真分析45-47
• 3.5 PID 參數(shù)優(yōu)化實驗47-53
• 3.6 本章小結53-55
• 第4章 NURBS 曲線插補及加減速算法55-73
• 4.1 插補預處理55-56
• 4.2 參數(shù)密化過程56-61
• 4.3 速度自適應控制算法61-63
• 4.3.1 弓高誤差約束的進給步長的確定61-62
• 4.3.2 法向加速度約束的進給步長的確定62-63
• 4.4 加減速控制算法63-70
• 4.4.1 S 形加減速控制策略64-66
• 4.4.2 減速點的確定66-67
• 4.4.3 相鄰速度敏感點間的干涉問題67-70
• 4.5 本章小結70-73
• 第5章 NURBS 曲線插補仿真及實驗73-97
• 5.1 NURBS 曲線插補仿真實例及結果分析73-83
• 5.2 NURBS 曲線插補實驗及結果分析83-94
• 5.3 本章小結94-97
• 第6章 結論與展望97-99
• 6.1 結論97-98
• 6.2 展望98-99
• 參考文獻99-105
• 作者簡介105-107
• 致謝107

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊智,朱海鋒,黃以華;PID控制器設計與參數(shù)整定方法綜述[J];化工自動化及儀表;2005年05期

2 彭楚武,鐘慶昌,賈青,謝劍英;自整定魯棒PID控制器[J];湖南大學學報(自然科學版);1999年05期

3 ;Novel Approach to Nonlinear PID Parameter Optimization Using Ant Colony Optimization Algorithm[J];Journal of Bionics Engineering;2006年02期

4 賈慶祥;徐知行;劉新山;;基于阿當姆斯算法的NURBS曲線插補[J];吉林大學學報(工學版);2009年S1期

5 馬金山,高珍,楊潔明;灰色PID控制算法及仿真研究[J];機械管理開發(fā);2004年05期

6 游有鵬,王珉,朱劍英;NURBS曲線高速高精度加工的插補控制[J];計算機輔助設計與圖形學學報;2001年10期

7 彭芳瑜;何瑩;李斌;;NURBS曲線高速插補中的前瞻控制[J];計算機輔助設計與圖形學學報;2006年05期

8 班立權,魯五一;PID參數(shù)自整定算法及仿真[J];計算技術與自動化;2005年03期

9 羅福源;游有鵬;尹涓;;NURBS曲線S形加減速雙向?qū)?yōu)插補算法研究[J];機械工程學報;2012年05期

10 龍曉林,徐金方;基于優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡的PID控制器研究[J];計算機測量與控制;2003年02期

本文編號：927082