復(fù)合式鏜銑加工中心電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、高檔數(shù)控機(jī)床的機(jī)電一體化聯(lián)合仿真技術(shù)及控制參數(shù)優(yōu)化是我國精密、高精密加工技術(shù)發(fā)展中急切需求的核心技術(shù)之一。機(jī)電一體化系統(tǒng)性能的質(zhì)量決定了機(jī)械加工設(shè)備的工作能力與加工精度等性能指標(biāo)。機(jī)電一體化由控制子系統(tǒng)，機(jī)械子系統(tǒng)，液壓氣壓驅(qū)動系統(tǒng)等不同部分組成。
　　目前，在實際生產(chǎn)開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品過程中，對系統(tǒng)整體進(jìn)行聯(lián)合仿真分析時，現(xiàn)在實用的CAM軟件里難以找到一款合適的分析軟件，能與專業(yè)三維CAD軟件（如 solidworks等）實現(xiàn)無

2、縫連接。這樣相當(dāng)于傳統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)方式是對控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行相互獨(dú)立的分析及調(diào)試，在導(dǎo)入模型之前，傳統(tǒng)的CAM軟件需要對模型進(jìn)行大量的刪減、修補(bǔ)、重定義材料屬性、接觸方式等簡化處理，這樣不僅設(shè)計周期長，而且設(shè)計精度也不能保證，更不能考慮機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相互干擾。
　　本文針對上述高檔數(shù)控機(jī)床存在的問題，利用Matlab中的SimMechanics模塊，以我校自行設(shè)計開發(fā)的鏜銑加工中心立銑系統(tǒng)為分析研究對象，分別對其進(jìn)行動力學(xué)分

3、析、運(yùn)動學(xué)分析、機(jī)電一體化聯(lián)合建模仿真、分析及仿真，并對鏜銑加工中進(jìn)行數(shù)學(xué)建模仿真，驗證之前 SimMechanics軟件的仿真結(jié)果。結(jié)果顯示SimMechanics軟件功能強(qiáng)大，在建模仿真之前不必對模型進(jìn)行大量修改，真正實現(xiàn)了無縫連接，提高了仿真的精度，縮短了生產(chǎn)周期，減輕了工作強(qiáng)度，并與實際相符。在仿真過程中，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的各項參數(shù)，即可獲得機(jī)床相應(yīng)的運(yùn)動，為后續(xù)的運(yùn)動控制、動態(tài)性能分析以及優(yōu)化提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。通過 Matlab和

4、SolidWorks軟件聯(lián)合實現(xiàn)的機(jī)電一體化聯(lián)合仿真分析，是國內(nèi)外在機(jī)電聯(lián)合系統(tǒng)分析領(lǐng)域的一項技術(shù)創(chuàng)新，也是今后機(jī)電一體化聯(lián)合分析仿真技術(shù)發(fā)展的趨勢。
　　在實際生產(chǎn)加工過程中，工件對機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)生的作用力容易引起其震蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定；調(diào)節(jié)該震蕩對系統(tǒng)造成的不良影響是本文解決的另一個重要的問題。單獨(dú)的傳統(tǒng) PID控制僅僅是一種簡單的線性控制系統(tǒng)，在非線性控制中控制效果明顯不足，而且局限性甚大，隨動性差，因此實際加工過程中往往不能取

5、得很好的加工效果。
　　本文運(yùn)用CMAC-PID并行控制鏜銑加工中心，深入了解CMAC算法核心思想，將其與傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合，新的算法既具有CMAC學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、適應(yīng)速度快的優(yōu)點，又具有傳統(tǒng)PID控制的穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點。根據(jù)仿真實驗結(jié)果，CMAC-PID并行控制效果相比于傳統(tǒng)PID單獨(dú)控制提高了系統(tǒng)的魯棒性與穩(wěn)定性。
　　綜上所述，本文通過對鏜銑加工中心立銑系統(tǒng)機(jī)電一體化仿真關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，可以實現(xiàn)同時調(diào)節(jié)機(jī)械系統(tǒng)和控制