新型三坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)力頭的數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與研究.pdf

1、本文密切結(jié)合一種用于大型鋁合金結(jié)構(gòu)件高速加工的新型三坐標(biāo)動(dòng)力頭——A3頭的高速高精度控制問(wèn)題,系統(tǒng)研究了該動(dòng)力頭的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模、軌跡插補(bǔ)算法、數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)與力矩控制等關(guān)鍵技術(shù),論文取得如下創(chuàng)造性成果:
　　(1)采用矢量鏈法建立了A3頭的位置、速度和加速度模型,并構(gòu)造出刀具歐拉角與A/B軸轉(zhuǎn)角、角速度和角加速度間的映射關(guān)系,為后續(xù)的軌跡規(guī)劃及動(dòng)力學(xué)辨識(shí)與力矩控制提供了必要的模型。
　　(2)針對(duì)所選用開(kāi)放式數(shù)控

2、系統(tǒng)的特點(diǎn),研究了基于二次插補(bǔ)策略的軌跡插補(bǔ)方法?；诰€性加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律和坐標(biāo)軸分解原理,系統(tǒng)研究了點(diǎn)矢同步插補(bǔ)算法。針對(duì)刀具繞參考點(diǎn)作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的情況,提出通過(guò)設(shè)置第二進(jìn)給速率實(shí)現(xiàn)刀具矢量插補(bǔ)的算法,有效提高了插補(bǔ)過(guò)程中的計(jì)算效率。
　　(3)提出基于工控機(jī)+可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)總體架構(gòu),并結(jié)合A3頭外圍設(shè)備的邏輯控制要求,搭建系統(tǒng)硬件平臺(tái)。利用層次化設(shè)計(jì)思想,提出適合五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工的數(shù)控系統(tǒng)軟件體系架構(gòu),并在L

3、abVIEW環(huán)境中開(kāi)發(fā)出控制系統(tǒng)軟件平臺(tái)的主要功能模塊,有效地提高了軟件工作效率與系統(tǒng)可靠性。
　　(4)在運(yùn)用虛功原理建立A3頭剛體動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,構(gòu)造出系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)模型。考慮A3頭本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及待辨識(shí)參數(shù)對(duì)其動(dòng)力學(xué)特性的影響差異,提出一種分層遞階的辨識(shí)策略,通過(guò)適當(dāng)?shù)能壽E規(guī)劃,有效消除或抵消庫(kù)侖摩擦對(duì)辨識(shí)結(jié)果的影響,進(jìn)而提高了動(dòng)力學(xué)參數(shù)的辨識(shí)精度。通過(guò)在不同工況下的試驗(yàn),驗(yàn)證了所提出辨識(shí)方法的正確性和有效性。