本文關(guān)鍵詞：二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)多參數(shù)控制與軌跡精度研究

  更多相關(guān)文章： 二維精密氣浮平臺(tái) 直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 負(fù)載特性 前饋補(bǔ)償 軌跡精度

【摘要】：精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng),它具有高精度,高速度,高加速度等特點(diǎn)。它采用的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)和靜壓氣浮導(dǎo)軌技術(shù),顯著改善了精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能。盡管如此,其運(yùn)動(dòng)性能仍然受到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電特性、氣浮導(dǎo)軌的機(jī)械特性、負(fù)載擾動(dòng)的影響。二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為研究數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的控制技術(shù)提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為了改善精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)行性能,需要對(duì)影響運(yùn)行性能的因素進(jìn)行分析。判斷氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)行性能標(biāo)準(zhǔn)有很多,其中系統(tǒng)穩(wěn)定性、軌跡精度是十分重要的研究?jī)?nèi)容。本文以提高二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的軌跡精度為目標(biāo),通過(guò)仿真、實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控制性能與軌跡精度進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容如下：1、對(duì)二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了分析,建立兩軸(X、Y)直線電機(jī)電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三閉環(huán)控制模型,建立數(shù)學(xué)模型,并推導(dǎo)各環(huán)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。利用Matlab仿真分析系統(tǒng)穩(wěn)定性,通過(guò)頻域特性分析,發(fā)現(xiàn)其相角裕度γ≥60。,幅值裕度Kg≥lOdB,滿足了足夠的穩(wěn)定性儲(chǔ)備工程控制要求。2、根據(jù)二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的負(fù)載情況,仿真分析不同負(fù)載和PID參數(shù)對(duì)階躍響應(yīng)特性的影響規(guī)律,建立了帶速度前饋和加速度前饋的伺服控制系統(tǒng)模型,分析了前饋補(bǔ)償對(duì)伺服系統(tǒng)斜坡響應(yīng)特性的影響,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),利用軟件PMAC Tuning Pro2、PMAC Plot Pro2,分析在不同負(fù)載條件下,前饋增益參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)特性的影響規(guī)律。3、利用PMAC Tuning Pro2對(duì)二維氣浮平臺(tái)X/Y軸的PID參數(shù)與前饋增益參數(shù)進(jìn)行整定,獲得適合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)精密運(yùn)動(dòng)的參數(shù)范圍,為下一步實(shí)驗(yàn)測(cè)量氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)軌跡精度做準(zhǔn)備。4、運(yùn)用激光干涉儀進(jìn)行定位精度測(cè)量,對(duì)氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)X軸在不同負(fù)載情況下的定位精度及重復(fù)定位精度進(jìn)行研究,驗(yàn)證了速度前饋增益參數(shù)和加速度前饋增益參數(shù)合理取值范圍整定的正確性,分析單軸的定位精度和兩軸聯(lián)合運(yùn)動(dòng)的圓弧軌跡精度的關(guān)系。最后,利用QC-10球桿儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析速度前饋參數(shù)和加速度前饋參數(shù)對(duì)二維氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)圓弧軌跡誤差的影響,并通過(guò)設(shè)置合理的前饋增益參數(shù)來(lái)提高軌跡精度。
【關(guān)鍵詞】：二維精密氣浮平臺(tái) 直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 負(fù)載特性 前饋補(bǔ)償 軌跡精度
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH703;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 課題研究背景及意義15-16
• 1.2 精密靜壓氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)發(fā)展?fàn)顩r16-17
• 1.3 高精密直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 課題來(lái)源與主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 1.4.1 本課題來(lái)源19
• 1.4.2 本課題主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建模與穩(wěn)定性分析21-34
• 2.1 二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹21-23
• 2.1.1 二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)組成21-23
• 2.1.2 直線永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)23
• 2.2 直線永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)建模23-25
• 2.2.1 直線永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.2.2 直線永磁同步電機(jī)解耦方程25
• 2.3 二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)直線驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析25-32
• 2.3.1 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)介紹26
• 2.3.2 電流環(huán)PI控制器分析26-28
• 2.3.3 速度環(huán)PI控制器分析28-31
• 2.3.4 位置環(huán)PI控制器分析31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)負(fù)載對(duì)控制性能影響的研究34-51
• 3.1 控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性的仿真分析34-38
• 3.1.1 位置環(huán)控制參數(shù)對(duì)階躍響應(yīng)特性的影響34-36
• 3.1.2 速度環(huán)控制參數(shù)對(duì)階躍階躍響應(yīng)特性36-38
• 3.2 PID+前饋控制器建模與仿真分析38-40
• 3.2.1 前饋補(bǔ)償原理及其穩(wěn)定性分析38-39
• 3.2.2 前饋參數(shù)對(duì)系統(tǒng)跟隨特性影響的影響39-40
• 3.3 氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)單軸運(yùn)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)40-42
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)調(diào)試軟件介紹41
• 3.3.2 不同負(fù)載氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)方案41-42
• 3.4 氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)單軸運(yùn)動(dòng)特性分析42-49
• 3.4.1 不同負(fù)載下前饋增益對(duì)跟隨特性的影響43-46
• 3.4.2 不同負(fù)載下前饋增益對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的影響46-48
• 3.4.3 不同負(fù)載下前饋增益對(duì)運(yùn)動(dòng)加速度的影響48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 第四章 二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制器參數(shù)整定51-67
• 4.1 PMAC控制器參數(shù)整定系統(tǒng)51-55
• 4.1.1 PMAC變量I51-53
• 4.1.2 PMAC參數(shù)調(diào)試原理53-54
• 4.1.3 基于PMAC Tuning Pro2的參數(shù)調(diào)試方法54-55
• 4.2 氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)參數(shù)整定實(shí)驗(yàn)方案55-57
• 4.2.1 參數(shù)自整定方案55-56
• 4.2.2 參數(shù)人機(jī)交互式整定方案56-57
• 4.3 氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)參數(shù)整定57-65
• 4.3.1 比例增益參數(shù)取值范圍確定57-59
• 4.3.2 微分增益參數(shù)取值范圍確定59-61
• 4.3.3 積分增益參數(shù)取值范圍確定61-63
• 4.3.4 前饋增益參數(shù)取值范圍確定63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 第五章 二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)定位精度和軌跡誤差實(shí)驗(yàn)研究67-82
• 5.1 氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)單軸定位精度實(shí)驗(yàn)方案67-70
• 5.1.1 定位精度測(cè)量平臺(tái)搭建67-68
• 5.1.2 氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)定位精度測(cè)量方法68-70
• 5.1.3 測(cè)量結(jié)果評(píng)定方法70
• 5.2 多參數(shù)作用下單軸運(yùn)動(dòng)影響定位精度因素敏感性實(shí)驗(yàn)分析70-74
• 5.2.1 負(fù)載M對(duì)定位精度影響的敏感性分析70-71
• 5.2.2 速度前饋增益對(duì)定位精度影響的敏感性分析71-73
• 5.2.3 加速度前饋增益對(duì)定位精度影響的敏感性分析73-74
• 5.3 氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)定位精度誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)74-77
• 5.3.1 控制參數(shù)優(yōu)化后氣浮平臺(tái)的定位精度74-75
• 5.3.2 誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析75-77
• 5.4 二維氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)圓弧軌跡精度測(cè)量實(shí)驗(yàn)77-80
• 5.4.1 兩軸聯(lián)動(dòng)圓弧軌跡精度實(shí)驗(yàn)方案77-78
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析78-80
• 5.5 本章小結(jié)80-82
• 總結(jié)與展望82-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文89-91
• 致謝91

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3 韓e，

本文編號(hào)：928187