前言:
雙側(cè)電動機(jī)同步驅(qū)動是高速龍門移動式數(shù)控加工中心龍門軸驅(qū)動的典型結(jié)構(gòu), 它通過兩電機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)動, 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影響, 機(jī)床上的大型移動部件如橫梁 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降低同步進(jìn)給精度, 甚至破壞驅(qū)動元器件. 因此高速運(yùn)動數(shù)控機(jī)床的雙軸同步控制不僅要保證單個運(yùn)動軸的高品質(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數(shù)控系統(tǒng), 如德國Siemens 公 司 840D 法 國 NUM 公 司NUM1060 日本 Fanuc150 /15 等數(shù)控系統(tǒng)均配置了同步功能. 傳統(tǒng)的主從動控制模式因主動軸不考慮從動軸的干擾情況, 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 型移動龍門式驅(qū)動平臺為研究對象對平臺的定位精度進(jìn)行了自適應(yīng)控制策略的研究. YAO 等[6]人利用多變量辨識方法建立了雙軸同步控制系統(tǒng)的動態(tài)模型, 在該模型的基礎(chǔ)上設(shè)計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)動分解為平動和轉(zhuǎn)動, 極大簡化了雙軸同步系統(tǒng)的動力學(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)動軸的動態(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.
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)行整定計算與調(diào)節(jié)器設(shè)計, 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,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)驗平臺. 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.
伯特利數(shù)控是一家集銷售、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)在廣東省東莞市,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)!
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2024-11
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2024-11
宇匠數(shù)控 備注:為保證文章的完整度,本文核心內(nèi)容由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)瀏覽可能無法正常使用!本文摘要:通過對混聯(lián)五軸加工中心自適應(yīng)深度學(xué)習(xí)控制方法的 研 究,可 知 此 方 法 的 創(chuàng) 新 之 處 在 于:1)建 立 了 機(jī) 床 的 運(yùn) 動 學(xué) … [了解更多]
2024-11
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2024-11
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