X-Y工作臺(tái)定位誤差動(dòng)態(tài)測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著高精密加工技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)機(jī)床的加工精度提出了越來越高的要求。而機(jī)床的定位精度是影響其加工精度的主要因素之一，所以如何方便實(shí)用的提高機(jī)床的定位精度成為現(xiàn)在各個(gè)方面都在研究的重要課題。特別是對(duì)于開環(huán)和半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，由于開環(huán)環(huán)節(jié)的存在，使得定位精度的進(jìn)一步提高受到了限制。對(duì)于這類機(jī)床其定位精度主要取決于電機(jī)的控制精度與進(jìn)給絲杠的加工精度，以及受導(dǎo)軌副和絲杠副的摩擦和熱變形等因素的影響。本研究課題主要從螺距絲杠累積誤差的動(dòng)態(tài)測(cè)量與

2、補(bǔ)償這個(gè)角度來提高數(shù)控機(jī)床的定位精度，從而滿足人們對(duì)數(shù)控機(jī)床越來越高的加工精度要求。 本文首先綜述了國內(nèi)外電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制算法的研究現(xiàn)狀及最新發(fā)展，以及螺距滾珠絲杠誤差的動(dòng)態(tài)測(cè)量及補(bǔ)償方法的有關(guān)研究。電機(jī)的控制精度對(duì)螺距絲杠累積誤差的動(dòng)態(tài)測(cè)量影響非常大，要想準(zhǔn)確的測(cè)量出絲杠的螺距累積誤差，首先應(yīng)該解決X-Y工作臺(tái)的控制問題。常規(guī)PID控制算法因其原理簡(jiǎn)單，使用方便，魯棒性較強(qiáng)，在工業(yè)過程控制中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果

3、。但它僅適用于線性系統(tǒng)，而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中往往具有非線性、時(shí)變不確定性，應(yīng)用常規(guī)的PID控制不能達(dá)到理想的控制效果?，F(xiàn)代控制理論如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制算法還處于仿真階段，在線調(diào)整比較困難，很難在線實(shí)現(xiàn)高精度控制。綜合分析，本文決定對(duì)原有PID控制算法進(jìn)行改進(jìn)來提高系統(tǒng)的控制精度，從而減小控制對(duì)定位精度的影響。積分分離PID控制算法既能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，又能提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小超調(diào)，并且在線調(diào)整也比較簡(jiǎn)單。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果都證明該控制方法能有效地減小X-Y工作臺(tái)系統(tǒng)的超調(diào)和振蕩，提高穩(wěn)態(tài)精度。 滾珠螺距絲杠的累積誤差是影響X-Y工作臺(tái)定位精度的主要因素。要想減小它對(duì)定位精度的影響，首先應(yīng)該正確的測(cè)量出它的數(shù)值，并采取合適的方法進(jìn)行補(bǔ)償?，F(xiàn)在常用的動(dòng)態(tài)測(cè)量儀器主要是高精密的長光柵，但由于安裝等各方面因素的影響，測(cè)量時(shí)存在較大的平行度誤差。而激光測(cè)量儀較精密長光柵具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、平行度誤差較小等優(yōu)點(diǎn)，所以本課題選用激光測(cè)量儀代替精密長光柵進(jìn)行螺距絲