自动夹取型车床伺服进给系统控制方法

建立了伺服进给系统的控制模型,确定了伺服系统的控制策略,借助于控制工程分析软件建立伺服系统的仿真模型,整定了电流环、位置环以及速度环。通过对相关控制参数调节进行仿真,论证了该控制方法使机床具有较高的稳定性与快速响应特性,减少了系统的稳态误差。     

计算机辅助测试超精密车床位置精度

介绍了一种超精密车床位置精度的计算机辅助测试系统,它利用激光干涉仪在线检测超精密车床伺服工作台线性定位精度.该系统利用了系统原有的控制装置和笔者自行研制的与激光干涉仪的接口电路,通过数控编程实时对工作台的静态和动态位置精度进行检测,并分析了本系统的测量精度.     

超精密车床进给系统两座标双重定位技术

超精密车床进给系统普遍存在大行程与高精度之间的矛盾,研制出动、静态特性好、行程大、精度高的进给系统是当前超精密加工亟需解决的关键技术之一。本文提出了一种新原理及实现方法,即综合利用计算机、动态检测、信号处理、控制理论、传感器、微位移技术等,将精确进给量分解成主进给量和补偿进给量两部分,分别进行协调连续控制。从而解决大行程与高精度之间的矛盾。利用该技术,能使普通进给系统定位精度提高十多倍,同时又大大扩大了进给微系统的行程。     

超精密车床进给系统两座标双重定位技术

超精密车床进给系统普遍存在大行程与高精度之间的矛盾,研制出动、静态特性好、行程大、精度高的进给系统是当前超精密加工亟需解决的关键技术之一。本文提出了一种新原理及实现方法,即综合利用计算机、动态检测、信号处理、控制理论、传感器、微位移技术等,将精确进给量分解成主进给量和补偿进给量两部分,分别进行协调连续控制。从而解决大行程与高精度之间的矛盾。利用该技术,能使普通进给系统定位精度提高十多倍,同时又大大扩大了进给微系统的行程。     

基于压电陶瓷的超精密进给系统的设计与分析

超精密进给系统是保证零件尺寸加工精度的重要因素.文中以压电陶瓷作为驱动器构建了微位移机构,讨论了系统的总体结构,研究和分析了系统模型和控制方法,通过实验计算得到前馈控制模型数据,并在此基础上对超精密进给闭环控制系统进行方案设计.最后进行了超精密进给系统在磨床上的应用及其性能测试,并对实验结果进行了分析.     

HCM—Ⅰ型超精密机床的振动防治

对ＨＣＭ－Ⅰ型超精密车床的防振措施进行了综合论述,尤其对空气弹簧隔振系统和空气静压轴承主轴进行了较详细的理论分析,并且通过实验验证,ＨＣＭ－Ⅰ型超精密车床的振动极小。     

超精密车床控制系统的研制

介绍了超精密车床控制系统硬件构成及软件功能,并给出了软件工作流程图,讨论了该数控系统所采用的直线插补算法和圆弧插补算法,给出了插补算法所产生的误差及降低此误差的方法,提出了激光闭控制测量误差及机械误差的补偿丝毫眼精密车床的要求。     

超精密车削加工中的圆度补偿

本文展示了这样一种可能性，即综合计算机，动态检测、信号处理、控制理论、微位移技术等，开发一种主轴回转运动误差补偿技术，来提高超精密车削工件的圆度在国产S1－235超精密车床上进行切削试验表明：工件圆度可改善50％以上，圆度值优于0．05μm。     

超精密工作台控制方案的优化选择

采用直线电动机加气浮导轨模式搭建大行程纳米级分辨率的超精密工作台,并建立超精密工作台进给系统的数学模型.通过计算机仿真分别分析单位反馈PID控制、带加速度前馈的PID控制、位置速度双环反馈和Smith预估控制等控制模式在不同材料做导轨时的控制指标.在控制系统选择上采用层次分析法建立综合评价体系,通过分析、计算、比较,确定位置环、速度环的双环反馈控制为本工作台最佳控制方案.     

超精密车床伺服进给机构设计研究

在分析影响超精密金刚石车床伺服进给机构运动精度的误差源的基础上,不采取提高机床部件制造精度的办法,而从伺服进给机构的机械结构上提出消除这些误差的措施.这些措施主要包括:利用闭合的复合节流方式的气体静压导轨结构与在丝杠与工作台联接之间安装浮动单元.经过实践证明这些措施是有效的,使自研的超精密车床的伺服进给机构运动精度完全达到超精密加工的需求.     

考虑摩擦影响的重型车床横向进给伺服系统建模与分析

进给伺服系统的性能对数控(Computer numerical control,CNC)机床的跟踪及定位精度、零件加工表面质量等有着重要的影响。摩擦的非线性还会导致系统产生爬行行为。结合Karnopp摩擦模型的建模思想,对导轨接触面建立一种改进的Stribeck摩擦模型,针对闭环控制的某重型车床的横向进给系统,建立综合考虑轴的扭转刚度、齿轮的啮合刚度、丝杠螺母副接触刚度、丝杠轴和轴承轴向刚度、导轨接触面摩擦的进给伺服系统的多自由度力学模型和数学模型,研究低速进给下各个刚度变化对工作台输出的影响,找出机械传动系统中的刚度薄弱环节。现场试验测试工作台不同进给位置下的临界爬行速度,得出临界爬行速度与丝杠的轴向刚度的关系,理论分析与试验结果相吻合。所得结论可为该重型车床横向进给伺服系统的优化设计和性能预测提供理论支持。     

内圆弧曲面工件专用数控车床设计

为提高切削内圆弧曲面类工件的加工精度、加工效率及加工稳定性,设计了一种加工内圆弧曲面类工件专用数控车床。该机床主要有电主轴机构、进给伺服驱动机构和床身机架等。针对加工对象的特点和设计目的,其创新部件有高刚性、高转速的电主轴和进给伺服驱动机构的排刀架部件。其中排刀架部件特点表现为:所有刀具装于工作台上直接选用,改变了传统的换刀方式,缩短了换刀行程,从而节约了加工时间。使用结果表明,该机床加工效果达到了高效、高精度、高稳定性,并具有良好的通用性。该机床的设计是一种工艺装备的创新,使内圆弧曲面类工件加工工艺上了新台阶,创造了良好的社会效益。     

CNC机床伺服系统中模糊自整定PID控制研究

在CNC机床伺服进给系统中,控制对象的位置、速度具有不确定性和非线性,很难去建立精确的数学模型,而常规PID控制器的参数无法随着被控对象参数的变化而及时调整。模糊控制降低了对被控对象数学模型的要求,只需把经验知识转化为控制策略,进而使模型难以确定的复杂系统得以有效的控制,模糊PID控制器结合了常规PID控制和模糊控制的优点,将其应用于CNC机床伺服进给系统中,在MATLAB环境下进行仿真分析,结果表明,模糊自整定PID控制器具有更好鲁棒性,改善了伺服进给系统的动态性能。     

整体式波前校正器应用前景及加工技术基础研究

采用整体式波前校正器替代自适应式波前校正器可以大大降低光学系统的成本。介绍了整体式波前校正器的金刚石切削原理。利用所研制的快速伺服刀架、计算机控制系统 ,在超精密车床上进行了切削试验。试验表明 ,用单点金刚石车削整体式波前校正器是可行的。     

Nano positioning control for dual stage using minimum order observer

A nano positioning control is developed using the ultra-precision positioning apparatus such as actuator, sensor, guide, power transmission element with an appropriate control method. Using established procedures, a single plane X-Y stage with ultra-precision positioning is manufactured. A global stage for materialization with robust system is combined by using an AC servo motor with a ball screw and rolling guide. An ultra-precision positioning system is developed using a micro stage with an elastic hinge and piezo element. Global and micro servos for positioning with nanometer accuracy are controlled simultaneously using an incremental encoder and a laser interferometer to measure displacement. Using established procedures, an ultra-precision positioning system (100 mm stroke and ±10 nm positioning accuracy) with a single plane X-Y stage is fabricated. Its performance is evaluated through simulation using Matlab. After analyzing previous control algorithms and adapting modern control theory, a dual servo algorithm is developed for a minimum order observer to secure the stability and priority on the controller. The simulations and experiments on the ultra precision positioning and the stability of the ultra-precision positioning system with single plane X-Y stage and the priority of the control algorithm are secured by using Matlab with Simulink and ControlDesk made in dSPACE.     

交流位置伺服系统PID控制方法实现

交流伺服系统在制造业控制领域得到广泛应用,分析了位置伺服系统的组成,主要介绍了数字位置环的PID器改进控制算法以及参数整定方法。实际应用表明：选择合理的PID参数能够满足控制系统响应速度快、速度精度高、鲁棒性强的要求。     

基于前馈控制的交流伺服系统高速定位控制

在要求高速、快响应的交流伺服定位系统中,采用传统PID控制很难实现高速定位.为解决此问题.在设计出包括位置环、速度环和电流环的三闭环PID伺服控制系统的基础上,引入电流环和速度环的前馈控制来提高定位控制的性能.通过仿真验证了前馈控制在指令信号跟踪方面的良好效果,然后设计出实验系统,进行了与普通PID伺服控制系统的对比实验.结果表明,引入前馈控制的PID伺服控制系统可以实现交流伺服系统的高速定位控制.     

C5225立式车床刀架系统的数控化改造

针对普通立式车床的不足之处，在保留右刀架机械结构和操作功能不变的基础上对C5225立式车床的左刀架进给系统进行了数控化改造。左刀架采用滚珠丝杠、伺服电机和一级齿轮减速，并利用SINUMERIK 802D数控系统的半闭环控制实现左刀架的X轴和Z轴联动控制，机床改造后，扩大了加工范围，提高了生产效率和加工精度。     

Control system design of a linear motor feed drive system using virtual friction

This paper proposes a friction compensator and a design method for control systems to improve the response characteristics of linear motor feed drive systems. The proposed friction compensator cancels the real nonlinear friction of feed drive systems by using the nonlinear friction model proposed in this study and introduces virtual linear friction to facilitate the control system design. The proposed design method enables the determination of servo gains and friction compensator parameters that lead to desirable tracking performance and disturbance rejection without many trial-and-error tuning processes. In addition, the proposed method facilitates the design of the velocity feedforward compensator by using the inverse transfer function of the velocity control loop to correct the position tracking errors for various position commands. The effectiveness of the proposed method with the friction compensator and the velocity feedforward compensator was verified in simulations and experiments using a one-axis feed drive system consisting of a rod-type linear motor and linear roller guides. The results confirmed that the proposed method enables desirable overshoot-free responses and corrects motion trajectory errors due to nonlinear friction characteristics, and the proposed velocity feedforward compensator can correct tracking errors in both constant velocity motion and circular motion.