基于運動解耦的三維動力平臺控制系統(tǒng)設(shè)計與研究.pdf

1、動力工作臺是機械加工設(shè)備和多維運動試驗機構(gòu)的重要輔助部件。它的多維運動和定位性能將對機床加工工件的能力產(chǎn)生直接的影響，同時也是影響機床加工效率的重要因素。目前，圍繞機床工作臺的多維運動對工件進行定位加工已經(jīng)成為多軸機床發(fā)展的一個方向。在機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計中，控制系統(tǒng)設(shè)計一直是設(shè)計內(nèi)容中的核心環(huán)節(jié)，它的成功與否決定著設(shè)計目標(biāo)最終能否達成。課題從結(jié)構(gòu)設(shè)計的解耦原理出發(fā)，分析當(dāng)前動力工作臺存在的缺陷和不足，從工作空間和運動自由度兩個方面，闡述新

2、型解耦動力平臺的設(shè)想，著重對它的控制系統(tǒng)進行設(shè)計與探討。 首先分析了動力平臺、控制方法以及控制技術(shù)控制系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)它們存在的不足、原因以及未來的發(fā)展趨勢；然后從機構(gòu)運動原理上分析了機構(gòu)的解耦條件，進而提出新型運動解耦動力平臺的設(shè)計構(gòu)想，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，提出空間運動方案、動力傳動方案、驅(qū)動控制方案和伺服跟蹤方案。在分析了傳統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，對研究的新型動力平臺機械結(jié)構(gòu)進行討論，指出結(jié)構(gòu)特點及工作能力，同時根據(jù)擬定

3、的驅(qū)動控制方案對它的驅(qū)動控制進行詳細分析設(shè)計。 作為重點的控制系統(tǒng)設(shè)計部分包括硬件和軟件兩大塊，硬件部分涉及整體控制結(jié)構(gòu)、各硬件的選用和功能、液壓系統(tǒng)設(shè)計、連接與密封方式等方面，軟件部分包括軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制界面、主控軟件、各控制器程序和通訊單元。其中為了實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的自動控制，特別集成了西門子LOGO!模塊。 在完成控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，分別采用Pro/ENGINEER和MATLAB6.X兩款工程軟件對三維動力平