X-Y工作臺廣泛用于機(jī)械制造和加工過程中,由于系統(tǒng)中存在多種非線性特性,要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高精度運(yùn)動控制就必須補(bǔ)償這些非線性。系統(tǒng)中存在的非線性有:摩擦、間隙、磁滯效應(yīng)、飽和、未建模動態(tài)和外部擾動等,其中摩擦的非線性對系統(tǒng)的運(yùn)動控制的影響最為明顯,工作臺摩擦的建模和仿真是本文主要討論的問題。 首先從摩擦的物理特性出發(fā),詳細(xì)分析了摩擦力隨速度變化的四個階段,介紹了近年來提出的各類摩擦模型。通過比較最終確定采用Stribeck和LuGre兩種模型作為研究對象。 電機(jī)輸出力矩的測量是摩擦識別和建模的關(guān)鍵,但由于實(shí)現(xiàn)困難,國內(nèi)外直接測量力矩來識別摩擦的研究很少。本文提出了一種新的電機(jī)力矩測量方法,對傳感器設(shè)計(jì)、定標(biāo)、測試電路組成等進(jìn)行了詳細(xì)討論,并成功測量了電機(jī)轉(zhuǎn)矩。 以電機(jī)輸出力矩為系統(tǒng)輸入、位移、速度和加速度為輸出,對X-Y工作臺系統(tǒng)的摩擦進(jìn)行了識別研究。經(jīng)過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理和參數(shù)辨識,先后建立起了工作臺的Stribeck和LuGre摩擦模型。實(shí)驗(yàn)表明所建立的模型與實(shí)際系統(tǒng)的摩擦較為吻合。 然后通過理論分析建立了X-Y工作臺的數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用Matlab/Simulink將其轉(zhuǎn)換為仿真模型,選用適當(dāng)?shù)膮?shù)運(yùn)行仿真。此外還建立了Stribeck和LuGre、“靜摩擦+Coulomb摩擦”、Kamopp四種摩擦模型的仿真模型。Stribeck和LuGre模型的仿真效果與實(shí)驗(yàn)比較還是很理想的。 摩擦補(bǔ)償是本研究的最終目的,但由于時(shí)間所限只進(jìn)行了初步探討。 本論文的完成,為機(jī)電傳動伺服系統(tǒng)精確測量摩擦力和摩擦扭矩,提供了一套切實(shí)可行的方法,對交流伺服X-Y工作臺的建模、仿真及摩擦的補(bǔ)償控制打下了良好的基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2005
【中圖分類】：TH117.1
【部分圖文】：

移動的工作臺稱為X一Y工作臺。其工作原理是X、Y向均采用伺服電機(jī)驅(qū)動，通過絲杠傳動后，帶動工作臺做X一Y向的運(yùn)動。如圖3一1所示，工作臺由兩個互相獨(dú)立的、互為垂直的導(dǎo)向?qū)к�、傳動系統(tǒng)及工作臺面等組成。其中X向工作臺固定在Y向工作臺的工作臺面上，由Y向工作臺帶動其作Y向運(yùn)動，X向工作臺通過定位銷定位于Y向工作臺上，兩者在水平面上保持正交，動導(dǎo)軌沿著靜導(dǎo)軌做定向直線運(yùn)動。為保持高剛度和無間隙連接，一個合適的預(yù)圖3一lx一Y工作臺示意圖載荷被施加在滾珠絲杠和滾動導(dǎo)軌上。伺服電機(jī)與滾珠絲杠之間采用剛性聯(lián)軸器直接連接。與伺服電動機(jī)直接連接的增量式碼盤被用于速度的反饋。位置測量信號則來自于安裝在工作臺上的直線光柵，位置測量值同時(shí)被計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集卡所記錄，用來分析X一Y工作臺的運(yùn)動精度。位置控制是利用DSP制造的基于PC機(jī)的運(yùn)動控制卡來實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)驗(yàn)中

移動的工作臺稱為X一Y工作臺。其工作原理是X、Y向均采用伺服電機(jī)驅(qū)動，通過絲杠傳動后，帶動工作臺做X一Y向的運(yùn)動。如圖3一1所示，工作臺由兩個互相獨(dú)立的、互為垂直的導(dǎo)向?qū)к�、傳動系統(tǒng)及工作臺面等組成。其中X向工作臺固定在Y向工作臺的工作臺面上，由Y向工作臺帶動其作Y向運(yùn)動，X向工作臺通過定位銷定位于Y向工作臺上，兩者在水平面上保持正交，動導(dǎo)軌沿著靜導(dǎo)軌做定向直線運(yùn)動。為保持高剛度和無間隙連接，一個合適的預(yù)圖3一lx一Y工作臺示意圖載荷被施加在滾珠絲杠和滾動導(dǎo)軌上。伺服電機(jī)與滾珠絲杠之間采用剛性聯(lián)軸器直接連接。與伺服電動機(jī)直接連接的增量式碼盤被用于速度的反饋。位置測量信號則來自于安裝在工作臺上的直線光柵，位置測量值同時(shí)被計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集卡所記錄，用來分析X一Y工作臺的運(yùn)動精度。位置控制是利用DSP制造的基于PC機(jī)的運(yùn)動控制卡來實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)驗(yàn)中

電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。如圖3一4所示，是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)金屬電陰刃變絲圖3一4電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)計(jì)，但電阻的取值范圍應(yīng)注意:阻值太小，所需的驅(qū)動電流太大，同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點(diǎn)漂移明顯，調(diào)零電路過于復(fù)雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。圖3一5BE12o一ZHA一E型應(yīng)變片BE12O一ZHA一E型電阻應(yīng)變片
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 洪志杰;;數(shù)控工作平臺的建模與仿真技術(shù)研究[J];制造業(yè)自動化;2007年04期

2 邢偉;周西軍;;二軸數(shù)控工作平臺的建模與仿真研究[J];微計(jì)算機(jī)信息;2007年22期

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1 向紅標(biāo);開放式伺服系統(tǒng)的摩擦建模與補(bǔ)償研究[D];天津大學(xué);2010年

2 張濤;基于力矩測量的交流伺服工作臺摩擦識別與補(bǔ)償控制[D];山東大學(xué);2006年

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1 鄒佳寶;雷達(dá)天線風(fēng)載荷力矩分析與伺服系統(tǒng)干擾抑制研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 張海偉;基于X-Y平臺的數(shù)控伺服系統(tǒng)建模與仿真[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2006年

3 楊文清;雙電機(jī)消隙伺服系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2010年

4 許曉梅;汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)典型模型的對比研究[D];吉林大學(xué);2012年

5 李永國;基于DSP的轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)研制與低速爬行問題研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

6 李博;光柵刻劃機(jī)摩擦驅(qū)動機(jī)構(gòu)動力分析[D];蘇州大學(xué);2013年

本文編號：2858899