【摘 要】
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进给系统作为数控机床重要的功能性部件,其位置控制精度是数控机床加工精度和加工质量的重要影响因素。采用双电机+双滚珠丝杠平行布置共同驱动工作台运动的驱动方式大大提高了机械传动结构的传动刚度,但由于双电机驱动的形式,导致存在同步误差,进而导致了同步控制精度的下降。因此提高伺服系统的同步控制精度对提高双驱进给系统的稳定性和精度具有重要的意义。本文以双丝杠驱动进给系统为研究对象,对影响控制精度的伺服系统三
【基金项目】
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国家自然基金青年科学基金项目“双丝杠驱动直线导轨进给单元动态耦合性能机理研究”(51205235);
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进给系统作为数控机床重要的功能性部件,其位置控制精度是数控机床加工精度和加工质量的重要影响因素。采用双电机+双滚珠丝杠平行布置共同驱动工作台运动的驱动方式大大提高了机械传动结构的传动刚度,但由于双电机驱动的形式,导致存在同步误差,进而导致了同步控制精度的下降。因此提高伺服系统的同步控制精度对提高双驱进给系统的稳定性和精度具有重要的意义。本文以双丝杠驱动进给系统为研究对象,对影响控制精度的伺服系统三环控制参数以及同步控制策略展开研究。通过对双丝杠驱动进给系统理论建模,完成了三环控制系统的参数整定,然后选择合适的性能评价指标对三环控制参数进行了优化,最后选择了合适的同步控制策略,进行了机电联合建模仿真研究,本文取得的主要研究成果如下:(1)对伺服控制系统进行了分析,完成了对三环控制结构和伺服电机数学模型的建立,为以后进行伺服系统控制参数整定提供了基础。(2)建立了三环控制结构各环节的数学模型,并结合经典控制理论,完成了三环控制结构各自参数整定公式的建立,并对未知参数进行了辨识,获得了三环控制参数理论数值。(3)以数学模型为基础,进行了伺服系统控制参数整定优化分析:分析比较了各类性能评价指标的特点,并结合坐标轮换法对三环控制参数的理论计算值进行了优化,获得了三环控制参数的最优值及其阶跃响应输出曲线,验证了优化方法的可行性。(4)建立了双丝杠驱动进给系统刚柔耦合模型以及与伺服控制系统相结合的机电联合仿真模型,分析了主从同步控制策略和交叉耦合同步控制策略对进给系统性能的影响,根据仿真结果选择更好的同步控制策略。
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