發(fā)布時(shí)間：2020-06-09 03:04

【摘要】：本文以麥克斯韋快速刀具伺服(Maxwell Fast Tool Servo,MFTS)系統(tǒng)為研究對(duì)象,在滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合模型預(yù)測(cè)控制(Model Predictive Control,MPC)理論,針對(duì)麥克斯韋快刀伺服系統(tǒng)存在的參數(shù)變化和外界干擾等不確定性問(wèn)題,進(jìn)行麥克斯韋快刀伺服系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制研究,以滿足麥克斯韋快刀伺服系統(tǒng)對(duì)跟蹤精度和抗干擾性能的雙重要求。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,對(duì)麥克斯韋快刀伺服的基本結(jié)構(gòu)、基本原理和運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析,根據(jù)其運(yùn)動(dòng)方程得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。其次,在超高精密加工場(chǎng)合中,麥克斯韋快速刀具伺服系統(tǒng)要求具有較高的跟蹤精度和抗干擾性能。為解決麥克斯韋快刀伺服系統(tǒng)存在的參數(shù)變化和外界干擾等不確定性因素造成的跟蹤精度下降問(wèn)題,采用積分滑�？刂品椒ê皖A(yù)測(cè)控制方法相結(jié)合的控制策略對(duì)控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。一方面,發(fā)揮滑�？刂茖�(duì)于系統(tǒng)參數(shù)變化和干擾具有強(qiáng)魯棒性的優(yōu)勢(shì),另一方面,通過(guò)預(yù)測(cè)控制替代滑模控制中的切換控制部分來(lái)改善滑模的抖振問(wèn)題,從而提高麥克斯韋快刀伺服系統(tǒng)的跟蹤精度和抗干擾性能。利用MATLAB/Simulink對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真,并與積分滑模控制方法進(jìn)行對(duì)比,仿真結(jié)果驗(yàn)證采用控制策略的可行性和正確性。最后,采用離散終端滑�？刂品椒ㄅc預(yù)測(cè)控制方法相結(jié)合的控制方式設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)終端滑�？刂破鱽�(lái)解決麥克斯韋快刀伺服系統(tǒng)中存在的參數(shù)變化和外界干擾等不確定性因素問(wèn)題,從而提高系統(tǒng)的跟蹤精度和抗干擾性能。終端滑模控制通過(guò)非線性部分的引入使系統(tǒng)狀態(tài)在有限時(shí)間內(nèi)收斂至平衡點(diǎn),提高了系統(tǒng)的收斂速度。利用MATLAB/Simulink對(duì)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真,并與終端滑模控制方法和預(yù)測(cè)積分滑�？刂品椒ㄟM(jìn)行對(duì)比,仿真結(jié)果驗(yàn)證采用控制策略的可行性和正確性。
【圖文】：

圖 1.1 壓電堆疊快刀伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖 1.1 Structural schematic diagram of piezoelectric stacked fast tool servo s伸縮驅(qū)動(dòng) FTS縮驅(qū)動(dòng)的快速刀具伺服(MGS-FTS)系統(tǒng)是利用磁致伸縮材料伸和橫向壓縮應(yīng)變效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力帶動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)的，這種應(yīng)稱(chēng)為磁致伸縮效應(yīng)[14]，磁致伸縮快刀伺服的結(jié)構(gòu)示意圖如驅(qū)動(dòng)的快速刀具伺服系統(tǒng)和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的快速刀具伺服系料的形變產(chǎn)生的。磁滯伸縮力驅(qū)動(dòng)的快速刀具伺服系統(tǒng)具有度快，帶寬高的特點(diǎn)。同時(shí)磁致伸縮驅(qū)動(dòng)的快速刀具伺服系構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是在高頻驅(qū)動(dòng)下會(huì)產(chǎn)生渦流損耗和磁滯的熱量造成高溫現(xiàn)象，而高溫會(huì)對(duì)磁致伸縮材料產(chǎn)生嚴(yán)重的快速刀具伺服系統(tǒng)很難應(yīng)用于高頻響應(yīng)。Chen X 研究了磁致伸縮驅(qū)動(dòng)的高精度控制問(wèn)題，針對(duì)磁致伸

第 1 章 緒論器是 GMM 的新研究方向[17]。劉慧芳等針對(duì)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)噴噴油量難以精確確定的問(wèn)題，采用了一種新型的磁致伸縮作動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)噴油嘴針閥控制噴油過(guò)程，并建立了含有使系統(tǒng)位移預(yù)測(cè)的平均相對(duì)誤差約為 5.6%[18]。公濤等針對(duì)中存在的遲滯和非線性問(wèn)題，采用了微位移驅(qū)動(dòng)器預(yù)緊機(jī)構(gòu)定位精度和輸出位移[19]。王飛偉等將磁致伸縮位移傳感器，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制性能[20]。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TG71;TP273

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本文編號(hào)：2704069