三維輪廓誤差的實時估計與輪廓控制研究
發(fā)布時間：2020-12-07 00:56
多軸伺服系統(tǒng)的跟蹤誤差為當(dāng)前運(yùn)動位置到期望位置的誤差向量,傳統(tǒng)的跟蹤控制以跟蹤誤差來表征控制性能,以減小跟蹤誤差作為控制的主要目標(biāo)之一。然而,在多軸伺服系統(tǒng)的加工應(yīng)用中,工件的表面質(zhì)量取決于輪廓誤差,即系統(tǒng)當(dāng)前位置到期望輪廓曲線的距離。傳統(tǒng)的以減小跟蹤誤差為目標(biāo)的控制方法往往不能減小輪廓誤差,難以提高加工質(zhì)量,因此,必須研究對輪廓誤差的直接控制。但是,輪廓誤差,尤其是加工輪廓為自由曲線時的輪廓誤差,計算復(fù)雜、計算量大,難以滿足在線控制的實時性要求。因此,人們轉(zhuǎn)而研究既具有較高計算精度又能滿足實時性的輪廓誤差估計方法,將估計的輪廓誤差用于實時輪廓控制。當(dāng)前輪廓控制研究大多面向二維輪廓,針對三維輪廓的研究,存在輪廓誤差估計方法精度不足;輪廓控制參數(shù)多,整定復(fù)雜;輪廓控制方法僅適用于特定的輪廓誤差估計方法,不能通用等問題。本論文面向三維輪廓加工控制,針對上述問題,研究了三維輪廓誤差的實時估計方法、三維輪廓加工的降維控制方法和交叉耦合控制方法,并在三軸數(shù)控機(jī)床和并聯(lián)機(jī)器人平臺上開展了實驗驗證。針對現(xiàn)有輪廓誤差估計方法大都精度不高、不能應(yīng)用于三維輪廓的問題,本文基于期望輪廓曲線的局部幾何特性,首...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：136 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
跟蹤誤差與輪廓誤差示意圖
圖 1-4 輪廓誤差的特性[1]Fig.1-4 Characteristics of contouring error示，可以從運(yùn)動控制性能指標(biāo)的角度對兩類誤差上的給定位置，點1A 、2A 、3A 和4A 代表了可能位于以點 為圓心的圓上。很明顯，點 、 個圓的半徑，因此這四個點具有相同的跟蹤誤言，由于 點位于輪廓上，按照式（1-2）的定其余三點處的輪廓誤差均為非零。如果將圖 1的某個時刻，顯然，在此時刻，較小的輪廓誤系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)控制激光切割頭末端朝著點 處運(yùn)動輪廓誤差的大小直接表征最終加工工件的精度廓誤差是一個比跟蹤誤差更準(zhǔn)確地刻畫軌跡加論文的工作將基于軌跡跟蹤運(yùn)動中輪廓誤差的究現(xiàn)狀與分析
圖 1-5 直線軌跡的輪廓誤差計算[19]Fig.1-5 Contouring error calculation of linear c對于直線軌跡來說，由于期望輪廓的實際運(yùn)動位置到期望直線的距離，如的跟蹤誤差( , )x ye e和直線的傾角 計算cos siny x e e 位置到期望輪廓的距離，對于自由曲最小值的優(yōu)化問題，雖然理論上可以解，但是對于工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的方法求解的實時性要求。并且輪廓誤控制之中，因此，常采用各種近似處距離可以很簡便的求出，因此，有些輪廓[8-11]，如圖 1-6 所示，t 為當(dāng)前給線，在 D點附近可以采用過 D點的切問題就轉(zhuǎn)化為計算當(dāng)前實際點 A到切
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]論一元高次方程的精確求解方法[J]. 姜海馨,姜玉秋. 佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(06)
[2]面向伺服動態(tài)特性匹配的輪廓誤差補(bǔ)償控制研究[J]. 李祥飛,趙歡,趙鑫,丁漢. 機(jī)械工程學(xué)報. 2017(01)
[3]智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J]. 周濟(jì). 中國機(jī)械工程. 2015(17)
[4]Cross-coupled controller design for triaxial motion systems based on second-order contour error estimation[J]. ZHAO Huan,ZHU LiMin,DING Han. Science China(Technological Sciences). 2015(07)
[5]基于高精度輪廓誤差估計的交叉耦合控制[J]. 趙歡,朱利民,丁漢. 機(jī)械工程學(xué)報. 2014(03)
[6]國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)[J]. 中華人民共和國國務(wù)院公報. 2006(09)
博士論文
[1]基于非線性和柔性特性分析及補(bǔ)償?shù)闹本�電機(jī)精密運(yùn)動控制[D]. 陳正.浙江大學(xué) 2012
[2]基于全局任務(wù)坐標(biāo)系的精密輪廓運(yùn)動控制研究[D]. 胡楚雄.浙江大學(xué) 2010
[3]高性能連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)研究[D]. 楊江照.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[4]多軸輪廓運(yùn)動系統(tǒng)的軌跡生成與性能優(yōu)化[D]. 劉宜.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
本文編號：2902318
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：136 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
跟蹤誤差與輪廓誤差示意圖
圖 1-4 輪廓誤差的特性[1]Fig.1-4 Characteristics of contouring error示，可以從運(yùn)動控制性能指標(biāo)的角度對兩類誤差上的給定位置，點1A 、2A 、3A 和4A 代表了可能位于以點 為圓心的圓上。很明顯，點 、 個圓的半徑，因此這四個點具有相同的跟蹤誤言，由于 點位于輪廓上，按照式（1-2）的定其余三點處的輪廓誤差均為非零。如果將圖 1的某個時刻，顯然，在此時刻，較小的輪廓誤系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)控制激光切割頭末端朝著點 處運(yùn)動輪廓誤差的大小直接表征最終加工工件的精度廓誤差是一個比跟蹤誤差更準(zhǔn)確地刻畫軌跡加論文的工作將基于軌跡跟蹤運(yùn)動中輪廓誤差的究現(xiàn)狀與分析
圖 1-5 直線軌跡的輪廓誤差計算[19]Fig.1-5 Contouring error calculation of linear c對于直線軌跡來說，由于期望輪廓的實際運(yùn)動位置到期望直線的距離，如的跟蹤誤差( , )x ye e和直線的傾角 計算cos siny x e e 位置到期望輪廓的距離，對于自由曲最小值的優(yōu)化問題，雖然理論上可以解，但是對于工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的方法求解的實時性要求。并且輪廓誤控制之中，因此，常采用各種近似處距離可以很簡便的求出，因此，有些輪廓[8-11]，如圖 1-6 所示，t 為當(dāng)前給線，在 D點附近可以采用過 D點的切問題就轉(zhuǎn)化為計算當(dāng)前實際點 A到切
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]論一元高次方程的精確求解方法[J]. 姜海馨,姜玉秋. 佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(06)
[2]面向伺服動態(tài)特性匹配的輪廓誤差補(bǔ)償控制研究[J]. 李祥飛,趙歡,趙鑫,丁漢. 機(jī)械工程學(xué)報. 2017(01)
[3]智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J]. 周濟(jì). 中國機(jī)械工程. 2015(17)
[4]Cross-coupled controller design for triaxial motion systems based on second-order contour error estimation[J]. ZHAO Huan,ZHU LiMin,DING Han. Science China(Technological Sciences). 2015(07)
[5]基于高精度輪廓誤差估計的交叉耦合控制[J]. 趙歡,朱利民,丁漢. 機(jī)械工程學(xué)報. 2014(03)
[6]國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)[J]. 中華人民共和國國務(wù)院公報. 2006(09)
博士論文
[1]基于非線性和柔性特性分析及補(bǔ)償?shù)闹本�電機(jī)精密運(yùn)動控制[D]. 陳正.浙江大學(xué) 2012
[2]基于全局任務(wù)坐標(biāo)系的精密輪廓運(yùn)動控制研究[D]. 胡楚雄.浙江大學(xué) 2010
[3]高性能連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)研究[D]. 楊江照.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[4]多軸輪廓運(yùn)動系統(tǒng)的軌跡生成與性能優(yōu)化[D]. 劉宜.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
本文編號：2902318
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