本文選題：XY運動平臺 + 輪廓控制�。� 參考：《沈陽工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：XY運動平臺是實現(xiàn)多軸高檔數(shù)控機床平面XY坐標(biāo)運動的關(guān)鍵功能部件,精密輪廓控制是提高數(shù)控機床加工速度和精度的必然要求和發(fā)展趨勢。本文以國家自然科學(xué)基金資助項目“基于速度場的直接驅(qū)動XY平臺任意軌跡規(guī)劃與精密輪廓控制”和遼寧省自然科學(xué)基金項目“雙直線電機數(shù)控平臺精密輪廓跟蹤控制策略研究”為背景,以直線電機驅(qū)動XY運動平臺伺服系統(tǒng)為研究對象,為提高輪廓精度展開了理論研究與實驗研究。首先,輪廓誤差模型建立是雙軸XY平臺輪廓控制必不可少的環(huán)節(jié)。一般XY平臺的輪廓控制都采用時間域來建立輪廓誤差模型,通過交叉耦合控制實現(xiàn)雙軸協(xié)調(diào)控制,但對于復(fù)雜曲線軌跡,實時精確地建立輪廓誤差模型很困難,因此,大多數(shù)輪廓誤差模型都是采用近似等效誤差模型,不能滿足系統(tǒng)高精度高速度的要求。本文探討了時間域到位置域的轉(zhuǎn)換方法,將時間域映射到位置域,得到系統(tǒng)的位置域數(shù)學(xué)模型,做出了基于李雅普諾夫函數(shù)的穩(wěn)定性分析,為后續(xù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)及控制器設(shè)計打下理論基礎(chǔ)。將雙軸輪廓控制看成主從控制,避開輪廓誤差模型建立的不準(zhǔn)確性,使雙軸輪廓控制問題轉(zhuǎn)變?yōu)閱屋S跟蹤控制問題。該方法重建了被控對象的模型,通過時間域和位置域轉(zhuǎn)換,來提高XY平臺輪廓精度。其次,輪廓精度的提高也依賴于控制器的選擇和設(shè)計。本文基于位置域的數(shù)學(xué)模型,針對X軸和Y軸的跟蹤控制,利用自適應(yīng)零相位誤差跟蹤控制(ZPETC)實現(xiàn)快速跟蹤,利用偽微分前饋反饋控制(PDFF)兼顧快速性和魯棒性。在單軸上采用自適應(yīng)ZPETC+PDFF+PD的復(fù)合控制策略,具有控制效果好、跟蹤性強的優(yōu)點。將X軸作為主動軸,當(dāng)作一個獨立的自變量,而從動軸運動可以描述為根據(jù)輪廓跟蹤要求的主運動的函數(shù)�；谥鲃虞S運動,將時域一一映射到位置域,得到雙軸運動系統(tǒng)的位置域動態(tài)模型。在位置域模型中,主運動將趨近于零的位置跟蹤誤差作為參考,這樣只有從運動的跟蹤誤差將會影響最終的輪廓跟蹤誤差。在時間域和位置域的框架之上,分別在理想控制條件下對XY運動平臺伺服系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合控制仿真研究。然后,為了進(jìn)一步提高輪廓精度,提出位置域下基于自適應(yīng)進(jìn)給率的控制方法。曲率大的地方輪廓誤差較大,進(jìn)給率的大小會對輪廓精度的性能產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響輪廓控制的質(zhì)量。為了在曲率變化大時減少輪廓誤差,根據(jù)輪廓誤差適時調(diào)整進(jìn)給速度,該控制方法用自適應(yīng)的進(jìn)給率進(jìn)行實時插補,變進(jìn)給率更有利于在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的控制精度調(diào)整,自適應(yīng)地調(diào)節(jié)進(jìn)給率。自適應(yīng)進(jìn)給率能夠在高進(jìn)給率顯著減少瞬時輪廓誤差,同時在低進(jìn)給率和穩(wěn)態(tài)階段維持相同的性能。在非穩(wěn)定時期通過犧牲軸的瞬態(tài)跟蹤誤差來改善輪廓精度,利用預(yù)測輪廓誤差來實時調(diào)整進(jìn)給率。分別對基于自適應(yīng)進(jìn)給率和常值進(jìn)給率的輪廓誤差進(jìn)行了仿真分析。最后,本文搭建了永磁直線電機直接驅(qū)動XY平臺輪廓控制實驗系統(tǒng),分別針對基于時間域的控制策略、基于位置域的控制策略,基于自適應(yīng)進(jìn)給率調(diào)整的控制策略,在速度閉環(huán)的情況下進(jìn)行對比實驗研究,驗證了本文所提出的位置域與自適應(yīng)進(jìn)給率控制策略的理論研究的有效性。
[Abstract]:In this paper , based on the mathematical model of the position domain , it is difficult to establish the contour error model by using the self - adaptive zero - phase error tracking control ( ZPETC ) . Based on the control strategy of the position domain , based on the control strategy of adaptive feed rate adjustment , a comparative experiment study is carried out under the condition of speed closed loop , and the validity of the proposed position domain and adaptive feed rate control strategy is verified .

【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王麗梅;鄭浩;賈啟;;永磁同步平面電動機的滑模控制器設(shè)計[J];電機與控制學(xué)報;2014年07期

2 王麗梅;李兵;;基于速度場與反饋線性化的直接驅(qū)動XY平臺輪廓控制[J];電工技術(shù)學(xué)報;2014年05期

3 王麗梅;李兵;;基于網(wǎng)格法的NURBS自由曲線速度場規(guī)劃[J];電機與控制學(xué)報;2014年02期

4 王麗梅;劉瑞;;混合型加減速前瞻規(guī)劃的多節(jié)NURBS曲線插補策略[J];中國機械工程;2014年03期

5 王麗梅;李兵;;直線電機驅(qū)動XY平臺的速度場軌跡規(guī)劃與控制研究[J];中國電機工程學(xué)報;2014年03期

6 王麗梅;武志濤;劉春芳;;永磁直線伺服系統(tǒng)最優(yōu)參數(shù)負(fù)載擾動補償方法[J];電工技術(shù)學(xué)報;2012年03期

7 王麗梅;李兵;;基于實時位置補償交叉耦合控制與重復(fù)控制的直接驅(qū)動XY平臺系統(tǒng)設(shè)計[J];中國機械工程;2011年09期

8 畢磊;肖本賢;于海濱;郁伉;;基于一次指數(shù)平滑模型預(yù)測的輪廓誤差補償方法[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年08期

9 王麗梅;金撫穎;孫宜標(biāo);;基于等效誤差法的直線電機XY平臺二階滑模控制[J];中國電機工程學(xué)報;2010年06期

10 孫宜標(biāo);閆峰;劉春芳;;基于μ理論的永磁直線同步電機魯棒重復(fù)控制[J];中國電機工程學(xué)報;2009年30期

，

本文編號：1870026