基于UMAC的超精密機床數控系統(tǒng)設計及參數自整定研究.pdf

1、超精密機床是國民生產中的關鍵設備，體現了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平。超精密機床能夠加工微米級甚至納米級的結構，主要應用于光學零件的加工，精密微小零件加工等。超精密機床的裝備是一個系統(tǒng)性工程，從研發(fā)角度，機床的控制系統(tǒng)關系到加工過程中的響應特性，控制器的補償能力和電機的驅動特性都會影響工件的表面質量。從維護角度，機床使用過程電氣系統(tǒng)的老化以及損耗，造成電氣系統(tǒng)特性的改變，PID整定參數很難快速確定。此外溫度、負載以及氣壓的變化會引起機床控制特

2、性的改變，運動軸的控制參數PID也要隨之改變，而目前人工整定的方法效率低，導致加工成本的提高。
　　為提高超精密機床控制系統(tǒng)性能，本文針對超精密機床開發(fā)了以UMAC作為控制器的數控系統(tǒng)，在實際工況下完成控制硬件的選型、匹配和優(yōu)化，并完成硬件平臺的搭建。利用Visual Studio開發(fā)了人機界面，通過調用UMAC控制器中的動態(tài)鏈接庫實現軟硬件之間的通訊。軟件實現了機床的上電通訊、運動狀態(tài)以及外圍I/O的管理。在此基礎上，使用UMA

3、C軟件對現有結構的動態(tài)響應進行調試，對常見問題進行了分析并提出解決方案。
　　針對PID參數整定效率低的問題，首先根據系統(tǒng)辨識的方法進行超精密機床的系統(tǒng)建模。建模過程先根據機械系統(tǒng)的特性選擇合適的輸入信號，再通過輸入激勵確定描述系統(tǒng)的數學模型的階次。其次根據系統(tǒng)的噪聲和延遲等特性選擇適合超精密機床的辨識算法，利用已知模型對算法進行仿真驗證，最后實驗獲得實際系統(tǒng)的模型，經過模型檢驗算法驗證模型的正確性。在系統(tǒng)辨識過程中還研究了不同頻