發(fā)布時(shí)間：2017-09-27 02:17

  本文關(guān)鍵詞：拋光機(jī)床的PID控制及NURBS曲線插補(bǔ)研究

  更多相關(guān)文章： PID控制 伺服環(huán)路 參數(shù)整定 NURBS曲線插補(bǔ) 速度自適應(yīng) 加減速控制

【摘要】：本課題主要是對(duì)四軸聯(lián)動(dòng)拋光機(jī)床控制系統(tǒng)的研究，而PID模塊和插補(bǔ)模塊是控制系統(tǒng)的兩個(gè)核心部分，因此本文對(duì)PID控制和NURBS曲線插補(bǔ)進(jìn)行了深入研究。 本文在采用PID技術(shù)對(duì)四軸聯(lián)動(dòng)拋光機(jī)床進(jìn)行控制時(shí)，發(fā)現(xiàn)PID參數(shù)對(duì)控制性能的影響非常大，運(yùn)用系統(tǒng)自動(dòng)匹配得到的參數(shù)進(jìn)行控制時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的位置和速度誤差，因此需要對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定。本文對(duì)PID參數(shù)的優(yōu)化工作主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)： （1）對(duì)A3200控制器的伺服環(huán)路進(jìn)行了分析，將整個(gè)環(huán)路分解成速度環(huán)和位置環(huán)，并分別對(duì)兩個(gè)環(huán)路建立了傳遞函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。 （2）采用4:1衰減曲線法分別對(duì)速度環(huán)的比例增益Kp、積分增益Ki、位置環(huán)的比例增益Kpos以及位置內(nèi)環(huán)的各參數(shù)進(jìn)行了整定。 （3）在對(duì)位置環(huán)進(jìn)行整定時(shí)，由于其伺服環(huán)路過(guò)于復(fù)雜，整定起來(lái)相當(dāng)困難，因此本文提出了一種等效控制的方法，對(duì)位置環(huán)進(jìn)行簡(jiǎn)化后將其等效成一個(gè)傳統(tǒng)的PID控制器。這樣，對(duì)位置環(huán)的參數(shù)整定轉(zhuǎn)化成了對(duì)傳統(tǒng)PID控制器的參數(shù)整定，大大簡(jiǎn)化了整定過(guò)程。 （4）對(duì)不同參數(shù)值下的系統(tǒng)響應(yīng)曲線進(jìn)行了仿真對(duì)比，通過(guò)對(duì)性能指標(biāo)的分析可以判斷出不同參數(shù)值下系統(tǒng)控制效果的好壞，，仿真結(jié)果表明本文整定得到的參數(shù)值會(huì)獲得更好的控制效果。 （5）進(jìn)行了拋光機(jī)床z軸的PID控制實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明將A3200控制器的參數(shù)值設(shè)置為本文整定得到的參數(shù)值時(shí)，z軸會(huì)獲得最小的位置誤差和速度誤差，提高了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制性能和運(yùn)動(dòng)精度。 NURBS曲線插補(bǔ)主要包括預(yù)處理、參數(shù)密化、速度自適應(yīng)控制以及加減速控制幾個(gè)過(guò)程，本文針對(duì)這幾個(gè)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作： （1）采用弓高誤差和法向加速度約束的速度自適應(yīng)控制算法，使得插補(bǔ)進(jìn)給速度能隨著曲線曲率的變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。 （2）采用傳統(tǒng)七段S形加減速方式，通過(guò)反向插補(bǔ)與監(jiān)控插補(bǔ)距離相結(jié)合的方式進(jìn)行減速點(diǎn)的預(yù)測(cè)。針對(duì)加減速過(guò)程中出現(xiàn)的速度敏感點(diǎn)間的干涉問(wèn)題，提出了通過(guò)構(gòu)造速度敏感點(diǎn)重新規(guī)劃干涉段的新算法。 （3）進(jìn)行了NURBS曲線插補(bǔ)的仿真分析。仿真結(jié)果表明采用本文提出的插補(bǔ)策略可以獲得平滑、沒(méi)有突變的速度和加速度曲線，并且加加速度和弓高誤差被控制在允許的范圍內(nèi)；并通過(guò)與傳統(tǒng)算法的對(duì)比體現(xiàn)了本文提出的算法具有更高的插補(bǔ)精度和效率。 （4）進(jìn)行了四軸聯(lián)動(dòng)拋光機(jī)床的插補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，對(duì)各軸的位置、速度和加速度曲線做了詳細(xì)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的算法是行之有效的。
【關(guān)鍵詞】：PID控制 伺服環(huán)路 參數(shù)整定 NURBS曲線插補(bǔ) 速度自適應(yīng) 加減速控制
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG596
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 PID 控制及 NURBS 曲線插補(bǔ)研究目的及意義11-12
• 1.1.1 PID 控制研究目的及意義11
• 1.1.2 NURBS 曲線插補(bǔ)研究目的及意義11-12
• 1.2 PID 控制及 NURBS 曲線插補(bǔ)研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 PID 控制研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 NURBS 曲線插補(bǔ)研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 論文的框架與結(jié)構(gòu)18-21
• 第2章 PID 控制及 NURBS 曲線插補(bǔ)理論研究21-37
• 2.1 PID 控制相關(guān)理論21-25
• 2.1.1 PID 控制基本原理21-22
• 2.1.2 PID 控制的性能指標(biāo)22-23
• 2.1.3 PID 參數(shù)整定23-25
• 2.2 NURBS 曲線基本理論25-33
• 2.2.1 NURBS 曲線定義25-27
• 2.2.2 NURBS 曲線性質(zhì)及優(yōu)缺點(diǎn)27-29
• 2.2.3 NURBS 曲線的求值29-31
• 2.2.4 NURBS 曲線導(dǎo)矢及曲線長(zhǎng)度的計(jì)算31-33
• 2.3 插補(bǔ)基本原理33-35
• 2.3.1 脈沖增量法33-34
• 2.3.2 數(shù)據(jù)采樣法34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第3章 PID 控制仿真分析及實(shí)驗(yàn)37-55
• 3.1 參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)精度影響的理論分析37-38
• 3.2 伺服環(huán)路結(jié)構(gòu)分析38-40
• 3.3 參數(shù)整定過(guò)程40-45
• 3.3.1 速度環(huán)整定41-43
• 3.3.2 位置環(huán)整定43-45
• 3.4 伺服環(huán)路參數(shù)調(diào)節(jié)的仿真分析45-47
• 3.5 PID 參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)47-53
• 3.6 本章小結(jié)53-55
• 第4章 NURBS 曲線插補(bǔ)及加減速算法55-73
• 4.1 插補(bǔ)預(yù)處理55-56
• 4.2 參數(shù)密化過(guò)程56-61
• 4.3 速度自適應(yīng)控制算法61-63
• 4.3.1 弓高誤差約束的進(jìn)給步長(zhǎng)的確定61-62
• 4.3.2 法向加速度約束的進(jìn)給步長(zhǎng)的確定62-63
• 4.4 加減速控制算法63-70
• 4.4.1 S 形加減速控制策略64-66
• 4.4.2 減速點(diǎn)的確定66-67
• 4.4.3 相鄰速度敏感點(diǎn)間的干涉問(wèn)題67-70
• 4.5 本章小結(jié)70-73
• 第5章 NURBS 曲線插補(bǔ)仿真及實(shí)驗(yàn)73-97
• 5.1 NURBS 曲線插補(bǔ)仿真實(shí)例及結(jié)果分析73-83
• 5.2 NURBS 曲線插補(bǔ)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析83-94
• 5.3 本章小結(jié)94-97
• 第6章 結(jié)論與展望97-99
• 6.1 結(jié)論97-98
• 6.2 展望98-99
• 參考文獻(xiàn)99-105
• 作者簡(jiǎn)介105-107
• 致謝107

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 楊智,朱海鋒,黃以華;PID控制器設(shè)計(jì)與參數(shù)整定方法綜述[J];化工自動(dòng)化及儀表;2005年05期

2 彭楚武,鐘慶昌,賈青,謝劍英;自整定魯棒PID控制器[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1999年05期

3 ;Novel Approach to Nonlinear PID Parameter Optimization Using Ant Colony Optimization Algorithm[J];Journal of Bionics Engineering;2006年02期

4 賈慶祥;徐知行;劉新山;;基于阿當(dāng)姆斯算法的NURBS曲線插補(bǔ)[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2009年S1期

5 馬金山,高珍,楊潔明;灰色PID控制算法及仿真研究[J];機(jī)械管理開(kāi)發(fā);2004年05期

6 游有鵬,王珉,朱劍英;NURBS曲線高速高精度加工的插補(bǔ)控制[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2001年10期

7 彭芳瑜;何瑩;李斌;;NURBS曲線高速插補(bǔ)中的前瞻控制[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2006年05期

8 班立權(quán),魯五一;PID參數(shù)自整定算法及仿真[J];計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化;2005年03期

9 羅福源;游有鵬;尹涓;;NURBS曲線S形加減速雙向?qū)?yōu)插補(bǔ)算法研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年05期

10 龍曉林,徐金方;基于優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器研究[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2003年02期

本文編號(hào)：927082