關(guān)于動(dòng)龍門石材數(shù)控加工中心雙軸同步驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：雙側(cè)電動(dòng)機(jī)同步驅(qū)動(dòng)是高速龍門移動(dòng)式精工加工中心龍門軸驅(qū)動(dòng)的典型結(jié)構(gòu)， 它通過兩電機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)， 保證加工過程的張力和線速度同步． 在機(jī)械加工中， 龍門軸的控制精度直接影響加工中心的整機(jī)精度和制品的質(zhì)量， 減小同步誤差和提高同步效率是提高機(jī)床整機(jī)性能的關(guān)鍵． 但由于受到各種不確定性擾動(dòng)影響， 機(jī)床上的大型移動(dòng)部件如橫梁 主軸等并不總是形成對稱受力和對稱結(jié)構(gòu)， 造成兩軸的位移不能保持一致［1］． 這種位移的不一致性會(huì)降低同步進(jìn)給精度， 甚至破壞驅(qū)動(dòng)元器件． 因此高速運(yùn)動(dòng)精工機(jī)床的雙軸同步控制不僅要保證單個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的高品質(zhì)控制， 還要解決雙軸間的耦合控制問題．目前廣泛使用的高檔精工系統(tǒng)， 如德國Siemens 公 司 840D 法 國 NUM 公 司NUM1060 日本 Fanuc150 /15 等精工系統(tǒng)均配置了同步功能． 傳統(tǒng)的主從動(dòng)控制模式因主動(dòng)軸不考慮從動(dòng)軸的干擾情況， 所以控制精度及響應(yīng)速度不高［2］． 普遍采用的差電流負(fù)反饋法， 通過對電流的差分和補(bǔ)償進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多個(gè)電機(jī)的同步控制． 但電流一致也無法保證各電機(jī)的力矩 速度完全一致． 國內(nèi)外學(xué)者在主從控制和交叉耦合控制兩大架構(gòu)基礎(chǔ)上， 先后采用魯棒控制 滑模變結(jié)構(gòu)控制等技術(shù)， 希望設(shè)計(jì)出具有優(yōu)良性能的雙軸同步控制器． HSIEH 等［3］利用系統(tǒng)辨識(shí)方法確定了雙軸控制系統(tǒng)機(jī)械耦合部分的傳遞函數(shù)．SRIVOTHA［4］以高速坐標(biāo)測量機(jī)為例， 對雙軸同步控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與控制方法進(jìn)行了全面的研究． TEO 等［5］以 H 型移動(dòng)龍門式驅(qū)動(dòng)平臺(tái)為研究對象對平臺(tái)的定位精度進(jìn)行了自適應(yīng)控制策略的研究． YAO 等［6］人利用多變量辨識(shí)方法建立了雙軸同步控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型， 在該模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種同步控制器來減小位置和速度同步誤差． Tomi-zuka［7］將機(jī)械耦合部分的運(yùn)動(dòng)分解為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)， 極大簡化了雙軸同步系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型． 華中科技大學(xué)何王勇等人［8］通過有限元結(jié)合集中參數(shù)法的方法研究了雙滾珠絲杠同步驅(qū)動(dòng)軸的動(dòng)態(tài)特性． 羅亞琴等人［9］在傳統(tǒng)的主從控制策略基礎(chǔ)上， 提出以轉(zhuǎn)矩為控制量的控制策略， 獲得了較好的同步性能和穩(wěn)定精度． 西安交通大學(xué)李玉霞［10］等對各結(jié)構(gòu)參數(shù)與雙軸同步誤差之間的定量關(guān)系進(jìn)行了研究． 馬躍［11］在主從式同步控制方法基礎(chǔ)上， 融合了現(xiàn)場總線技術(shù)， 實(shí)驗(yàn)證明該方案一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)主從式的不足． 許強(qiáng)強(qiáng)［12］在兩軸間加入變增益交叉耦合控制器，達(dá)到了補(bǔ)償輪廓誤差的目的． 筆者在分析雙軸同步控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 結(jié)合單軸三閉環(huán)控制系統(tǒng)模型， 提出在偏差耦合控制方式下， 采用模糊 PID 控制算法對偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的雙電機(jī)同步控制方案． 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明， 與普通 PID 控制算法相比， 該控制方案有著較好的同步控制效果和較高的同步控制精度．海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試，手機(jī)瀏覽器可能無法正常使用！結(jié)束語：(1)利用 id = 0 矢量控制方法對 PMSM電流環(huán)進(jìn)行控制， 建立了電流閉環(huán)數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行等效簡化， 在 Matlab /Simulink 環(huán)境下對電流環(huán)進(jìn)行整定計(jì)算與調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)， 仿真結(jié)果表明， id = 0 矢量控制方法有效地抑制電流環(huán)內(nèi)部干擾， 提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度．(2)對比兩種控制算法的仿真結(jié)果可以看出， 與常規(guī) PID 控制算法相比， 采用模糊PID 時(shí)，同 步 誤 差 由 8. 5 rad / s 降 為2. 1 rad / s， 系統(tǒng)的抗干擾性能 同步性能均優(yōu)于采用常規(guī) PID 控制算法時(shí)的性能．(3) 筆者對異型石材車銑加工中心(HTM50200)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與數(shù)學(xué)建模將在偏差耦合控制方式下的模糊 PID 控制算法應(yīng)用于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)． 使用激光干涉儀對其 X 軸伺服控制精度的檢測與分析表明:使用筆者研究方法的 Y 軸雙軸同步控制精度能夠達(dá)到0. 01 mm， 滿足機(jī)床加工要求．海天精工是一家集銷售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機(jī)、石墨機(jī)、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省寧波市，目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務(wù)！聲明：本站文章均來自網(wǎng)絡(luò)，所有內(nèi)容不代表本站觀點(diǎn)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任！