數控技術是機械行業(yè)實現加工專一化、集成化的關鍵技術,對現代國民經濟建設具有重要的影響。隨著時代的發(fā)展,數控加工場景正在逐步改變,由單件大批量向多品種小批量轉移,但是多品種小批量存在著成品率低和加工效率低等問題。本課題結合數控技術特點,提出了一種誤差預測和預補償算法以提高加工質量。針對多品種小批量加工中無法像單件大批量加工中多次利用往次跟蹤誤差提高跟蹤性能的情況,提出了在系統(tǒng)加工前得到跟蹤誤差并進行誤差補償提高跟蹤性能的方法。通過對典型運動控制系統(tǒng)進行分析,建立數控伺服系統(tǒng)單軸線性模型。針對簡化伺服系統(tǒng)模型結合控制理論相關知識研究跟蹤誤差,通過理論與實驗相結合的方法確定跟蹤誤差的影響因素。在此基礎上,提出根據跟蹤誤差影響因素通過神經網絡預測跟蹤誤差的方法。建立軌跡生成模塊,該模塊通過改變參數實現軌跡彎曲程度的改變,等距離輸出以等距點組成的幾何軌跡。設置限定條件,保證生成軌跡首尾相連且起始點一致,通過疊加擴大數據量。數據量足夠的幾何軌跡通過現有插補模塊,得到參考輸入作為樣本集。樣本集通過數據處理模塊后,獲得位置、速度和加速度信息作為神經網絡的輸入,跟隨誤差作為神經網絡的輸出值。利用輸入和輸... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

算法框架圖

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文電機與傳動部分共同組成伺服單元，運動平臺安裝在螺母上，通過滾珠絲杠和聯軸器與電機相連，通過螺母將電機的旋轉運動轉化為直線運動。在實際運動控制系統(tǒng)中，一般采用三環(huán)控制結構，從內往外依次是電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。伺服系統(tǒng)的目的是使輸出跟蹤給定輸入，由位置環(huán)控制器完成。噪聲和擾動在實際系統(tǒng)中不可避免，為了更好地實現伺服功能，通常由電流環(huán)和速度環(huán)控制器對其進行抑制。實際伺服驅動系統(tǒng)相當復雜，存在飽和、測量噪聲、量化誤差、導軌的非線性摩擦和死區(qū)以及反向間隙等非線性因素，其實際模型可以近似化為圖2-3。位置環(huán)控制器速度環(huán)控制器電流環(huán)控制器1+1位置測量噪聲速度測量噪聲非線性摩擦轉動慣量與阻尼絲杠系數反向間隙電壓飽和+-+++++-J圖2-3伺服系統(tǒng)動態(tài)結構圖[48]伺服系統(tǒng)包含各種典型非線性因素，如圖2-4所示。a)飽和非線性b)死區(qū)非線性c)間隙非線性圖2-4典型非線性特性實際伺服系統(tǒng)由于模型不確定性和各種非線性因素導致系統(tǒng)模型相當復雜，難以建立。在實際三環(huán)結構的建模中，將最內層的電流環(huán)簡化成了比例環(huán)節(jié)，這是因為電流環(huán)采用PWM技術，動態(tài)響應很快，相比CNC系統(tǒng)的采樣頻率，電流-9-

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文平臺重復性驗證公式為：e(i)=xmax(i)xmin(i)(2-9)式中i———采樣點；e(i)———采樣點的重復度；xmax———多次運行采樣點的最大值；xmin———多次運行采樣點的最小值。以XY平臺30次運行三階橢圓軌跡時，X軸和Y軸每個采樣點的重復度來檢驗平臺重復性。圖2-7和圖2-8為三階橢圓X軸和Y軸的跟蹤誤差和重復度。a)X軸跟蹤誤差b)X軸重復度圖2-7X軸跟蹤誤差與重復度a)Y軸跟蹤誤差b)Y軸重復度圖2-8Y軸跟蹤誤差與重復度圖2-7和圖2-8中，a）圖表示三階橢圓對應軸的跟蹤誤差，b）圖表示對應軸的重復度。對上面四個圖進行分析，a）圖中單軸跟蹤誤差的范圍在-0.18～0.18mm左右，X軸和Y軸的誤差形狀不同，但其變化范圍一致；b）圖中重復度范圍在3μm左右，與單軸跟蹤誤差相比，非常小，所以XY平臺X軸和Y軸的重復性都很好。也可以說本課題采用的XY臺，在不改變平臺內部參數時，可以認為XY平臺單軸跟蹤誤差保持不變。2.3.3數據采集及分析本實驗采用的驗證軌跡為三階橢圓，其表達式為：-14-


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