發(fā)布時間：2017-09-27 06:38

  本文關鍵詞：二維精密氣浮運動平臺多參數(shù)控制與軌跡精度研究

  更多相關文章： 二維精密氣浮平臺 直線驅動系統(tǒng) 負載特性 前饋補償 軌跡精度

【摘要】：精密氣浮運動平臺是一個復雜的運動學系統(tǒng),它具有高精度,高速度,高加速度等特點。它采用的兩項關鍵技術：直線驅動技術和靜壓氣浮導軌技術,顯著改善了精密運動平臺的運動學性能。盡管如此,其運動性能仍然受到驅動系統(tǒng)機電特性、氣浮導軌的機械特性、負載擾動的影響。二維精密氣浮運動平臺為研究數(shù)控機床結構和先進的控制技術提供了實驗平臺。為了改善精密氣浮運動平臺的運行性能,需要對影響運行性能的因素進行分析。判斷氣浮運動平臺的運行性能標準有很多,其中系統(tǒng)穩(wěn)定性、軌跡精度是十分重要的研究內(nèi)容。本文以提高二維精密氣浮運動平臺的軌跡精度為目標,通過仿真、實驗的方法對二維精密氣浮運動平臺的控制性能與軌跡精度進行研究,主要研究內(nèi)容如下：1、對二維精密氣浮運動平臺的結構特性進行了分析,建立兩軸(X、Y)直線電機電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三閉環(huán)控制模型,建立數(shù)學模型,并推導各環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)。利用Matlab仿真分析系統(tǒng)穩(wěn)定性,通過頻域特性分析,發(fā)現(xiàn)其相角裕度γ≥60。,幅值裕度Kg≥lOdB,滿足了足夠的穩(wěn)定性儲備工程控制要求。2、根據(jù)二維精密氣浮運動平臺的負載情況,仿真分析不同負載和PID參數(shù)對階躍響應特性的影響規(guī)律,建立了帶速度前饋和加速度前饋的伺服控制系統(tǒng)模型,分析了前饋補償對伺服系統(tǒng)斜坡響應特性的影響,并設計實驗,利用軟件PMAC Tuning Pro2、PMAC Plot Pro2,分析在不同負載條件下,前饋增益參數(shù)對運動特性的影響規(guī)律。3、利用PMAC Tuning Pro2對二維氣浮平臺X/Y軸的PID參數(shù)與前饋增益參數(shù)進行整定,獲得適合運動平臺精密運動的參數(shù)范圍,為下一步實驗測量氣浮運動平臺軌跡精度做準備。4、運用激光干涉儀進行定位精度測量,對氣浮運動平臺X軸在不同負載情況下的定位精度及重復定位精度進行研究,驗證了速度前饋增益參數(shù)和加速度前饋增益參數(shù)合理取值范圍整定的正確性,分析單軸的定位精度和兩軸聯(lián)合運動的圓弧軌跡精度的關系。最后,利用QC-10球桿儀進行實驗,分析速度前饋參數(shù)和加速度前饋參數(shù)對二維氣浮運動平臺圓弧軌跡誤差的影響,并通過設置合理的前饋增益參數(shù)來提高軌跡精度。
【關鍵詞】：二維精密氣浮平臺 直線驅動系統(tǒng) 負載特性 前饋補償 軌跡精度
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH703;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 課題研究背景及意義15-16
• 1.2 精密靜壓氣浮運動平臺發(fā)展狀況16-17
• 1.3 高精密直線驅動系統(tǒng)控制技術研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 課題來源與主要研究內(nèi)容19-21
• 1.4.1 本課題來源19
• 1.4.2 本課題主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 二維精密氣浮運動平臺直線驅動系統(tǒng)建模與穩(wěn)定性分析21-34
• 2.1 二維精密氣浮運動平臺直線驅動系統(tǒng)介紹21-23
• 2.1.1 二維精密氣浮運動平臺結構組成21-23
• 2.1.2 直線永磁同步電機的基本結構23
• 2.2 直線永磁同步電機控制系統(tǒng)建模23-25
• 2.2.1 直線永磁同步電機數(shù)學模型23-25
• 2.2.2 直線永磁同步電機解耦方程25
• 2.3 二維精密氣浮運動平臺直線驅動控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析25-32
• 2.3.1 運動平臺控制系統(tǒng)介紹26
• 2.3.2 電流環(huán)PI控制器分析26-28
• 2.3.3 速度環(huán)PI控制器分析28-31
• 2.3.4 位置環(huán)PI控制器分析31-32
• 2.4 本章小結32-34
• 第三章 氣浮運動平臺負載對控制性能影響的研究34-51
• 3.1 控制系統(tǒng)階躍響應特性的仿真分析34-38
• 3.1.1 位置環(huán)控制參數(shù)對階躍響應特性的影響34-36
• 3.1.2 速度環(huán)控制參數(shù)對階躍階躍響應特性36-38
• 3.2 PID+前饋控制器建模與仿真分析38-40
• 3.2.1 前饋補償原理及其穩(wěn)定性分析38-39
• 3.2.2 前饋參數(shù)對系統(tǒng)跟隨特性影響的影響39-40
• 3.3 氣浮運動平臺單軸運動特性實驗40-42
• 3.3.1 實驗調(diào)試軟件介紹41
• 3.3.2 不同負載氣浮運動平臺的運動實驗方案41-42
• 3.4 氣浮運動平臺單軸運動特性分析42-49
• 3.4.1 不同負載下前饋增益對跟隨特性的影響43-46
• 3.4.2 不同負載下前饋增益對運動速度的影響46-48
• 3.4.3 不同負載下前饋增益對運動加速度的影響48-49
• 3.5 本章小結49-51
• 第四章 二維精密氣浮運動平臺控制器參數(shù)整定51-67
• 4.1 PMAC控制器參數(shù)整定系統(tǒng)51-55
• 4.1.1 PMAC變量I51-53
• 4.1.2 PMAC參數(shù)調(diào)試原理53-54
• 4.1.3 基于PMAC Tuning Pro2的參數(shù)調(diào)試方法54-55
• 4.2 氣浮運動平臺參數(shù)整定實驗方案55-57
• 4.2.1 參數(shù)自整定方案55-56
• 4.2.2 參數(shù)人機交互式整定方案56-57
• 4.3 氣浮運動平臺參數(shù)整定57-65
• 4.3.1 比例增益參數(shù)取值范圍確定57-59
• 4.3.2 微分增益參數(shù)取值范圍確定59-61
• 4.3.3 積分增益參數(shù)取值范圍確定61-63
• 4.3.4 前饋增益參數(shù)取值范圍確定63-65
• 4.4 本章小結65-67
• 第五章 二維精密氣浮運動平臺定位精度和軌跡誤差實驗研究67-82
• 5.1 氣浮運動平臺單軸定位精度實驗方案67-70
• 5.1.1 定位精度測量平臺搭建67-68
• 5.1.2 氣浮運動平臺定位精度測量方法68-70
• 5.1.3 測量結果評定方法70
• 5.2 多參數(shù)作用下單軸運動影響定位精度因素敏感性實驗分析70-74
• 5.2.1 負載M對定位精度影響的敏感性分析70-71
• 5.2.2 速度前饋增益對定位精度影響的敏感性分析71-73
• 5.2.3 加速度前饋增益對定位精度影響的敏感性分析73-74
• 5.3 氣浮運動平臺定位精度誤差補償實驗74-77
• 5.3.1 控制參數(shù)優(yōu)化后氣浮平臺的定位精度74-75
• 5.3.2 誤差補償實驗與結果分析75-77
• 5.4 二維氣浮運動平臺圓弧軌跡精度測量實驗77-80
• 5.4.1 兩軸聯(lián)動圓弧軌跡精度實驗方案77-78
• 5.4.2 實驗方法與實驗結果分析78-80
• 5.5 本章小結80-82
• 總結與展望82-85
• 參考文獻85-89
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文89-91
• 致謝91

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3 韓e，

本文編號：928187