基于音圈式直線電機(jī)的位置伺服控制系統(tǒng)研究.pdf

1、為了滿足現(xiàn)代先進(jìn)制造與加工技術(shù)的需要，提高生產(chǎn)效率和改善零件的加工質(zhì)量，超精密加工現(xiàn)已成為高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展的一個(gè)重大趨勢(shì)，由于傳統(tǒng)的機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)存在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而難以達(dá)到高精密位置控制的技術(shù)指標(biāo)。采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給方式，由于取消了一切中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，作為一種“零傳動(dòng)”進(jìn)給方式它可以克服運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)所帶來(lái)的不良影響，極大提高了機(jī)床的動(dòng)態(tài)靈敏度和加工精度，在各類高速、高精加工設(shè)備中具有廣闊的應(yīng)用前景。但同時(shí)直線伺服系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)

2、載，從而增加了進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制難度。 本論文以音圈式直線電機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)為研究對(duì)象。首先，在剖析音圈式直線電機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。并根據(jù)高速機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)伺服性能的要求和直接驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，搭建直線電機(jī)控制系統(tǒng)平臺(tái)。同時(shí)綜合考慮多種控制策略的優(yōu)劣，確定位置伺服控制的三環(huán)控制策略，明確各環(huán)調(diào)節(jié)作用。 其次，在以上研究的基礎(chǔ)上針對(duì)直接驅(qū)動(dòng)這樣一個(gè)微進(jìn)給、低阻尼且有高精度要求的快速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，綜合

3、考慮實(shí)用性、跟隨性和抗擾性能，設(shè)計(jì)了位置控制器。針對(duì)其中位置環(huán)對(duì)應(yīng)的比例調(diào)節(jié)速度和精度難以進(jìn)行參數(shù)協(xié)調(diào)控制的問(wèn)題，提出了具有跟蹤性能好、抗擾性能優(yōu)和魯棒性強(qiáng)等特征的模型算法控制，建立多模態(tài)位置調(diào)節(jié)。通過(guò)理論分析和模型仿真，其結(jié)果顯示采用模型算法控制的位置伺服控制系統(tǒng)，具有良好的控制效果。 最后，在已經(jīng)搭建的直線電機(jī)控制系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)本文所設(shè)計(jì)的位置控制器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步驗(yàn)證了該位置伺服控制系統(tǒng)在精密加工機(jī)床上應(yīng)用