自由曲面柔順研拋裝置的研制.pdf

1、縱觀國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的自動(dòng)化研拋技術(shù)研究與設(shè)備研制，無(wú)論是機(jī)器人還是數(shù)控機(jī)床對(duì)于研拋過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)都比較成熟，而對(duì)于曲面研拋的力/位混合伺服控制所必需的核心技術(shù)—主動(dòng)柔順控制技術(shù)，雖然得到了先進(jìn)計(jì)算方法和現(xiàn)代控制理論的支撐，但很多仍處于理論研究和仿真階段，部分見(jiàn)報(bào)的研究成果，由于其控制策略較為復(fù)雜，對(duì)于曲面研拋的力/位混合伺服控制，仍然難以勝任。
　　針對(duì)以上問(wèn)題，本文研制了一套基于氣壓傳動(dòng)裝置的自由曲面柔順研拋工具系統(tǒng)，能與數(shù)控

2、銑床相集成，通過(guò)數(shù)控銑床對(duì)自由曲面的變化軌跡進(jìn)行精確進(jìn)給位移伺服，用氣壓傳動(dòng)裝置準(zhǔn)確控制任何姿態(tài)下研拋工具頭與工件表面之間的研拋壓力，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)研拋加工過(guò)程的力-位-姿解耦控制。
　　通過(guò)對(duì)工具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，以幾何方法建立了研拋頭擺角的數(shù)學(xué)模型；在確定設(shè)計(jì)變量、建立目標(biāo)函數(shù)、確定約束條件后，得到了研拋頭擺角的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型；利用 MATLAB編寫(xiě)了優(yōu)化求解程序并進(jìn)行了計(jì)算求解，得到了工具系統(tǒng)自適應(yīng)角度的最優(yōu)解，使得工具系統(tǒng)具有了

3、更好的自適應(yīng)能力。
　　通過(guò)MATLAB系統(tǒng)辨識(shí)工具對(duì)研拋力控制系統(tǒng)進(jìn)行模型辨識(shí)，推導(dǎo)了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；在 MATLAB/Simulink中建立了控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型，通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)的性能分析，運(yùn)用臨界比例度法和試湊法設(shè)計(jì)了PID控制器；并利用Simulink對(duì)無(wú) PID控制和PID控制下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)性能進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，使得系統(tǒng)的控制性能得以明顯改善。
　　基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，搭建了工具系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。測(cè)