數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)平滑處理、伺服控制及輪廓控制技術(shù)研究.pdf

1、開(kāi)放式高性能數(shù)控系統(tǒng)的研究不僅要使數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)開(kāi)放，更重要的是要結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械加工的最新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高可靠性的數(shù)控加工，將數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量、功能、可靠性提高到一個(gè)新的水平。論文針對(duì)開(kāi)放式、高性能數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展需要，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的幾個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)．力口減速控制、曲線插補(bǔ)方法、伺服控制、輪廓控制進(jìn)行了深入研究。 高精度CNC系統(tǒng)中要求對(duì)機(jī)床進(jìn)行平滑的運(yùn)動(dòng)控制。在分析常用加減速方法特性基礎(chǔ)上，提出一

2、種避免產(chǎn)生加加速度j階躍的加減速方法，稱為基于j控制的新加減速方法，詳細(xì)分析了該加減速方法的輪廓運(yùn)動(dòng)控制方程。該方法使加減速運(yùn)動(dòng)更加平滑，減小了機(jī)床振動(dòng)與沖擊。 對(duì)于復(fù)雜型面零件的高速、高精度數(shù)控加工，線性插補(bǔ)存在明顯不足。論文深入研究了NURBS曲線插補(bǔ)，并結(jié)合提出的CNC系統(tǒng)中進(jìn)給速度的自適應(yīng)控制方法，在滿足加減速特性、最大輪廓誤差、最大向心加速度約束的基礎(chǔ)上，可獲得盡量高而且平滑的進(jìn)給速度。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能直接

3、影響和決定CNC系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。論文在對(duì)位置控制器中PID控制性能以及前饋控制性能進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)非線性PID位置控制器來(lái)提高伺服系統(tǒng)跟隨性能。該控制器使系統(tǒng)的響應(yīng)加快，提高了跟隨精度。 論文分析了電氣擾動(dòng)對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)精度的影響，設(shè)計(jì)了一種電氣擾動(dòng)(如漂移、電壓波動(dòng)等擾動(dòng))觀測(cè)與補(bǔ)償器，將電氣擾動(dòng)觀測(cè)出并補(bǔ)償?shù)轿恢每刂破鞯妮敵鲋校岣吡怂欧到y(tǒng)的跟蹤精度和抗干擾能力。 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的輪廓加

4、工軌跡是多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的合成結(jié)果，針對(duì)多軸高精度復(fù)雜型面零件數(shù)控加工需要，提出了一種基于 NURBS 插補(bǔ)器的簡(jiǎn)單實(shí)用的多軸交叉耦合控制方法，該方法顯著減小了輪廓誤差，提高了輪廓精度。 論文分析了輪廓誤差產(chǎn)生的根源，主要針對(duì)機(jī)床各軸動(dòng)態(tài)特性不一致、位置環(huán)增益不匹配、正交軸垂直度誤差進(jìn)行分析并提出了一種補(bǔ)償控制方法，進(jìn)行了誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)。 在上述關(guān)于運(yùn)動(dòng)平滑處理、伺服控制、輪廓控制方法論述的基礎(chǔ)上，論文最后采用“PC機(jī)內(nèi)嵌入運(yùn)