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大型数控滚齿机伺服系统同步控制研究

作　者: 黄亮
导　师: 王时龙
学　校: 重庆大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 滚齿加工速度匹配交叉耦合控制器 PI补偿器数学模型仿真
分类号: TG612
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在数控滚齿加工过程中,为了保证齿轮加工的精度,滚刀主轴和回转工作台的转速必须保证线性比例关系,两轴间的速度匹配关系到滚齿加工精度。在传统数控同步控制方法中,一直采用数控系统的电子齿轮功能。电子齿轮的实现方式主要有主从式、并行式、基于硬件控制式和基于软件插补控制四种。不论电子齿轮采用哪种模式,都存在着控制系统只关注单轴的运行情况,而不综合考虑多轴之间的运动同步信息,因此,虽然保证了单轴的跟踪精度,但在遇到负载突变或持续变化时,各运动轴间的运动同步便无法得到有力保证,从而降低数控滚齿机床最终的加工的精度。交叉耦合同步控制策略在轮廓成形精度控制方面具有较大优势,它由交叉耦合轮廓误差模型及轮廓误差补偿分配器组成,通过综合考虑各轴间的同步误差,利用一定的分配补偿规律,对机床各运动轴进行同步误差补偿,从而提高机床整体加工精度。本文在传统数控滚齿机给定同步控制策略基础上,结合交叉耦合控制,误差分配器选择PI补偿器,建立了滚齿机滚刀主轴和回转工作台的联系;通过分析研究永磁同步电动机的控制原理和机床伺服系统的控制系统,建立了简化的永磁电动机数学模型,对速度和电流控制器控制规律进行了数学描述,并由此导出了运动系统的速度和同步误差的数学公式。在得到数控机床运动控制系统的数学模型后,利用仿真软件建立起整个系统的仿真模型。对系统在空载和负载突变两种工况下进行仿真研究,从仿真结果得到了采用PI型交叉耦合控制器的机床同步控制策略的效果,仿真结果表明了所提出和控制策略可以有效降低机床的同步误差,从而提高机床加工精度。最后,对本文的工作进行了总结,并对今后下一步的研究工作提供了建议和设想。

大型数控滚齿机伺服系统同步控制研究

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