直線電機驅動的數(shù)控機床XY工作臺輪廓誤差控制系統(tǒng)設計.pdf

1、在數(shù)控機床向著高速高精發(fā)展的潮流下，直線電機以其獨有的速度和精度優(yōu)勢開始運用于數(shù)控機床，并開始逐步取代旋轉電機加滾珠絲杠這一傳統(tǒng)的伺服機構。直線電機驅動的 XY工作臺是數(shù)控機床中實現(xiàn)平面定位和進給的最基本的機構之一，在數(shù)控鏜、銑、鉆床以及各種加工中心中廣泛應用。
　　數(shù)控機床XY工作臺的輪廓精度是其最重要的指標，本文研究的目的是設計工作臺的控制系統(tǒng)對其進行輪廓控制。在直線電動機驅動的 XY工作臺運行的過程中，有多種因素會影響直線電

2、機伺服系統(tǒng)的運行，并影響到工作臺運行的輪廓精度。如載荷變化、振動、摩擦、切削力變化等，此外在不同的加工過程中，工作臺承載的工件質量不同，而質量的變化會使得直線電機伺服控制系統(tǒng)的控制效果下降，并最終影響工作臺的輪廓精度。這些因素都是在設計輪廓控制系統(tǒng)過程中要考慮的問題。
　　首先，本文介紹了直線電機驅動的數(shù)控機床 XY工作臺的常見控制方法，以及這些控制方法在國內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展前景，闡述了數(shù)控機床 XY工作臺的基本結構以及工作原理。分

3、析并選擇了適合本文的輪廓控制系統(tǒng)結構。
　　其次，分析了輪廓控制系統(tǒng)的結構以及設計要求，建立了輪廓誤差模型，然后本文在高速高精要求下，建立了永磁同步直線電動機驅動的數(shù)控機床 XY工作臺的數(shù)學模型；根據(jù)直線電機 XY工作臺的特點，對工作臺的單軸速度控制器和位置控制器進行設計。
　　在設計控制器的過程中，本文研究了廣泛應用的PID控制在系統(tǒng)質量發(fā)生變化時的控制效果，并針對工作臺在不同工況下質量會發(fā)生變化這一特點設計控制器。

4、>　　第一，在速度控制環(huán)節(jié)采用模糊控制，在位置控制環(huán)節(jié)采用非線性PID控制，并根據(jù)研究對象的特點對其進行改進，相比傳統(tǒng)PID控制能更好的應對質量變化；
　　第二，在XY工作臺輪廓控制上，采用實時輪廓誤差估計模型計算出伺服進給系統(tǒng)的輪廓誤差，使用交叉耦合控制器來分配 X﹑Y軸的補償量，實現(xiàn)對輪廓誤差的實時補償，提高工作臺的輪廓精度。
　　最后使用 MATLAB/simulink完成了直線電機 XY工作臺控制系統(tǒng)的建模與仿真。理