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高速机床伺服进给系统定位精度的控制研究

作　者: 朱向东
导　师: 张旭
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 进给系统定位精度伺服控制
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 224次
引　用: 1次
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内容摘要

现代的数控机床将高效率、高精度和高柔性集中于一体,高速机床进给系统对位置控制、速度控制、伺服电动机及机械传动等方面都有很高的要求。现代数控机床的关键技术之一是研究与开发性能优良的伺服进给系统。本文在研究影响数控机床加工精度主要因素的基础上,针对影响伺服进给系统定位精度的主要因素进行了分析。首先,建立了伺服进给系统的数学模型及仿真模型。通过仿真进一步分析了间隙、刚度、摩擦对进给系统的影响。其次,在研究了影响进给系统定位精度因素基础上,采用模糊控制与PID控制相结合来改进系统定位的快速性和稳定性,设计了相应的模糊控制器,并基于实验获得摩擦力与速度的关系,采用双模糊控制的方法来提高系统的相应速度和稳态精度。最后,基于理论研究和仿真结果,设计并建立了交流进给伺服系统试验台及其位置检测系统。通过改变系统的负载、位置增益及加减速曲线等控制参数对系统的重复定位进行试验研究。本文的研究对高速高精度加工技术水平的提高和增强产品市场竞争力具有一定的理论和应用价值,同时为更好的解决高速机床定位等技术问题奠定了基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-18
  1.1 高速机床发展现状及趋势  9-10
  1.2 高速机床进给系统的发展状况  10-13
  1.3 影响高速机床定位精度因素的国内外研究现状  13-16
  1.4 课题研究的目的和意义  16-17
  1.5 课题的主要研究内容  17-18
第2章影响进给系统定位精度主要因素分析  18-24
  2.1 反向间隙对进给系统定位精度的影响  18-19
  2.2 刚度对进给系统定位精度的影响  19-20
  2.3 摩擦对进给系统定位精度的影响  20-21
  2.4 加减速对进给系统定位精度的影响  21-22
  2.5 系统增益对进给系统的影响  22-23
  2.6 本章小结  23-24
第3章伺服进给系统模型的建立与仿真分析  24-36
  3.1 伺服进给系统力学模型建立  24-27
  3.2 伺服进给系统仿真模型建立  27-30
  3.3 反向间隙对进给系统定位精度影响的仿真分析  30-32
  3.4 系统刚度对进给系统定位精度影响的仿真分析  32-33
  3.5 摩擦对进给系统定位精度影响的仿真分析  33-34
  3.6 本章小结  34-36
第4章伺服进给系统智能控制的研究  36-46
  4.1 常规PID控制  36-38
  4.2 模糊控制  38
  4.3 模糊-PID控制原理  38-39
  4.4 模糊-PID控制器的设计  39-44
    4.4.1 PID最初参数的确定  40-41
    4.4.2 模糊控制器的设计  41-44
  4.5 进给系统的模糊-PID控制  44-45
  4.6 本章小结  45-46
第5章伺服进给系统试验台试验  46-62
  5.1 伺服进给控制试验系统的组成  46-49
  5.2 伺服进给系统的试验方法及电路图  49-50
  5.3 伺服进给系统特性试验  50-60
    5.3.1 位置增益对系统定位精度的影响  50-53
    5.3.2 加减速曲线对系统定位精度的影响  53-55
    5.3.3 负载的变化对系统定位精度的影响  55-58
    5.3.4 摩擦对系统定位精度的影响  58-60
  5.4 基于智能控制的摩擦补偿  60-61
  5.5 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-68
附录A 试验台总装配图  68-69
附录B 电机架装配图  69-70
附录C 套筒装配图  70-71
附录D 支架装配图  71-72
致谢  72-73
个人简历  73

高速机床伺服进给系统定位精度的控制研究

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