X-Y工作臺定位誤差動態(tài)測量與補償系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著高精密加工技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對機床的加工精度提出了越來越高的要求。而機床的定位精度是影響其加工精度的主要因素之一，所以如何方便實用的提高機床的定位精度成為現(xiàn)在各個方面都在研究的重要課題。特別是對于開環(huán)和半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，由于開環(huán)環(huán)節(jié)的存在，使得定位精度的進一步提高受到了限制。對于這類機床其定位精度主要取決于電機的控制精度與進給絲杠的加工精度，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態(tài)測量與

2、補償這個角度來提高數(shù)控機床的定位精度，從而滿足人們對數(shù)控機床越來越高的加工精度要求。 本文首先綜述了國內(nèi)外電機運動控制算法的研究現(xiàn)狀及最新發(fā)展，以及螺距滾珠絲杠誤差的動態(tài)測量及補償方法的有關(guān)研究。電機的控制精度對螺距絲杠累積誤差的動態(tài)測量影響非常大，要想準確的測量出絲杠的螺距累積誤差，首先應(yīng)該解決X-Y工作臺的控制問題。常規(guī)PID控制算法因其原理簡單，使用方便，魯棒性較強，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)，而實際工業(yè)生產(chǎn)過程中往往具有非線性、時變不確定性，應(yīng)用常規(guī)的PID控制不能達到理想的控制效果?，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，很難在線實現(xiàn)高精度控制。綜合分析，本文決定對原有PID控制算法進行改進來提高系統(tǒng)的控制精度，從而減小控制對定位精度的影響。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)整也比較簡單。仿真和實驗結(jié)

4、果都證明該控制方法能有效地減小X-Y工作臺系統(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工作臺定位精度的主要因素。要想減小它對定位精度的影響，首先應(yīng)該正確的測量出它的數(shù)值，并采取合適的方法進行補償?，F(xiàn)在常用的動態(tài)測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，測量時存在較大的平行度誤差。而激光測量儀較精密長光柵具有動態(tài)響應(yīng)好、平行度誤差較小等優(yōu)點，所以本課題選用激光測量儀代替精密長光柵進行螺距絲