本文關(guān)鍵詞：多軸數(shù)控機床輪廓誤差模型及耦合控制方法研究

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【摘要】：數(shù)控機床的輪廓誤差控制精度直接影響產(chǎn)品加工質(zhì)量,隨著高新技術(shù)的發(fā)展和機械產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快,企業(yè)對零件精度要求越來越高,這就迫切需要高效率、高精度數(shù)控機床的出現(xiàn)。在現(xiàn)代加工制造技術(shù)領(lǐng)域,如何進行高速、高精度的數(shù)控加工以成為新的研究方向和研究重點。在精密數(shù)控機床的研發(fā)領(lǐng)域,通過增加機床材料剛度或提高裝配精度的方法會極大地增加投資成,且精度提高幅度已很難滿足加工業(yè)對產(chǎn)品加工精度日益增長的需求;輪廓誤差耦合控制技術(shù)因其性價比高、可操作性強、補償效果好而備受青睞。因此,本文針對多軸數(shù)控加工中的輪廓誤差精度的控制方面做了如下研究:(1)從輪廓誤差耦合控制的根源出發(fā),在分析了傳統(tǒng)輪廓誤差計算模型計算精度低、實時性差等不足的基礎(chǔ)上,針對空間任意曲線和有明確表達(dá)式的空間曲線分別設(shè)計了輪廓誤差計算模型,設(shè)計的輪廓誤差計算模型對輪廓誤差的計算更加高效、實時。(2)傳統(tǒng)PID控制器最大的缺陷是控制參數(shù)固定不變,無法根據(jù)加工環(huán)境實時調(diào)整,這一理論上的缺陷會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的抗干擾能力,對于真實加工環(huán)境中存在的外部突發(fā)干擾,傳統(tǒng)PID控制器很難滿足高精度的加工要求。針對這一缺陷,本文結(jié)合模糊邏輯控制策略和PID控制技術(shù)設(shè)計了一種參數(shù)實時智能調(diào)整的模糊PID控制器,使控制系統(tǒng)即使在外部突發(fā)干擾的情況下也能同時獲得了較好地魯棒性和滿意的控制精度。(3)針對工業(yè)領(lǐng)域?qū)α慵炔粩嘣鲩L的需求,本文針對不同的輪廓誤差計算模型,分別設(shè)計了以PID控制器為主要控制模塊的輪廓誤差耦合控制方案和以模糊邏輯PID控制器為主要控制模塊的輪廓誤差耦合控制方案。經(jīng)過仿真驗證,這兩種方案較傳統(tǒng)PID控制策略在加工精度和抗干擾能力上都有較大提升。
【關(guān)鍵詞】：輪廓誤差 誤差計算模型 PID 耦合控制 模糊邏輯控制
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 課題的來源8
• 1.2 課題研究背景及意義8-9
• 1.3 輪廓誤差補償技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.4 輪廓誤差控制的關(guān)鍵技術(shù)11-12
• 1.5 主要研究內(nèi)容12-13
• 第二章 數(shù)控機床輪廓誤差的理論分析與數(shù)學(xué)建模13-22
• 2.1 輪廓誤差成因及相關(guān)特性13-15
• 2.1.1 輪廓誤差成因13-14
• 2.1.2 伺服系統(tǒng)相關(guān)誤差及相關(guān)特點14-15
• 2.2 傳統(tǒng)雙軸運動系統(tǒng)輪廓誤差建模與交叉耦合控制算法15-18
• 2.2.1 針對直線插補運動的輪廓誤差計算15-16
• 2.2.2 針對圓弧插補運動的輪廓誤差計算16-18
• 2.3 面向復(fù)雜曲線加工的輪廓誤差數(shù)學(xué)模型研究18-21
• 2.3.1 針對任意空間自由曲線的數(shù)學(xué)建模18-20
• 2.3.2 針對有明確表達(dá)式曲線的數(shù)學(xué)建模20-21
• 2.4 小結(jié)21-22
• 第三章 基于PID控制器的耦合控制方案設(shè)計22-33
• 3.1 傳統(tǒng)PID控制原理22-26
• 3.1.1 PID控制器基本結(jié)構(gòu)組成及原理22-25
• 3.1.2 PID控制器參數(shù)整定策略25-26
• 3.1.3 PID控制優(yōu)勢26
• 3.2 傳統(tǒng)雙軸運動系統(tǒng)交叉耦合控制算法26-28
• 3.2.1 交叉耦合控制算法原理26-27
• 3.2.2 輪廓誤差補償修正量分配27-28
• 3.3 應(yīng)用PID控制器的輪廓誤差耦合控制方案設(shè)計28-32
• 3.3.1 輪廓誤差耦合控制方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布局28-29
• 3.3.2 輪廓誤差耦合控制方案的軟件編制29-32
• 3.4 小結(jié)32-33
• 第四章 模糊PID耦合控制方案設(shè)計33-53
• 4.1 模糊邏輯控制原理33-36
• 4.1.1 模糊邏輯控制工作原理33-34
• 4.1.2 模糊控制器的結(jié)構(gòu)組成與分類34-35
• 4.1.3 模糊邏輯控制的優(yōu)點35-36
• 4.2 應(yīng)用PID參數(shù)規(guī)則的Mamdani型模糊控制器設(shè)計36-48
• 4.2.1 模糊邏輯控制器結(jié)構(gòu)的確立36-37
• 4.2.2 輸入、輸出變量的模糊化37-40
• 4.2.3 模糊控制規(guī)則的建立40-43
• 4.2.4 模糊近似推理43-47
• 4.2.5 模糊輸出量的清晰化47-48
• 4.3 模糊邏輯PID控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計48-49
• 4.4 應(yīng)用模糊邏輯PID控制器的輪廓誤差耦合控制方案設(shè)計49-51
• 4.5 小結(jié)51-53
• 第五章 基于輪廓誤差耦合控制的數(shù)控仿真驗證53-61
• 5.1 應(yīng)用PID控制器的輪廓誤差耦合控制方案仿真分析53-58
• 5.1.1 針對任意空間自由曲線的數(shù)控加工仿真53-55
• 5.1.2 針對有明確表達(dá)式曲線加工的數(shù)控仿真55-58
• 5.2 應(yīng)用模糊邏輯PID控制器的耦合控制方案的仿真分析58-60
• 5.3 小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 研究工作總結(jié)61
• 6.2 課題的研究創(chuàng)新點61-62
• 6.3 進一步研究方向62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果67-68
• 一、攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文67
• 二、攻讀碩士學(xué)位期間參與的課題67-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 謝東;丁杰雄;霍彥波;杜麗;王偉;;數(shù)控機床轉(zhuǎn)動軸進給系統(tǒng)輪廓誤差分析[J];中國機械工程;2012年12期

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本文編號：963769