直线电机机伺服进给系统及其关键技术问题

介绍了直线电机的发展历程以及在高速精密机床上应用直线电机伺服进给系统的进展情况,讨论了直线电机伺服进给系统的一些关键技术问题。     

直线电机高速进给系统性能优化研究

高速切削技术越来越引起人们的关注。实现高速切削的关键技术之一,是开发具有高速能力的高性能数控机床。机床主轴的转速近年来有很大的提高,而机床进给系统大我仍采用滚珠丝杆传动的方式,使机床的最大进给速度受到限制,阻碍了机床高速性能的进一步发挥。本文介绍了一种采用直线电机直接驱动的机床高速进给系统。采用非线性系统稳定性分析的方法确定系统的参数,并对伺服系统性能进行实验研究。实验证明,用这种方法优化该类系统     

机床进给系统用直线电机的冷却系统设计

介绍直线电机的结构原理,分析其在机床进给系统中应用的优越性,设计采用循环液冷却的智能温控系统。样机试验结果表明,使用该智能温控系统能得到满意的冷却效果,解决了因直线电机电磁热引起导轨变形、进而导致位移和速度控制精度下降的问题。     

直线电机在高速数控车削中心进给系统中的应用

直线电机驱动系统已成为高速机床驱动的新趋势。以ADG15M高速数控车削中心的x向直线电机选择为例,详细阐述直线电机的型号选择和参数校验过程,并分析选型过程中应该注意的事项。     

双直线电机伺服系统动态同步进给的鲁棒H∞控制

文章以两台直线电机作为高速度、高精度龙门移动式镗铣床的龙门柱纵向进给的传动机构为应用背景,采用直接传动方案,对同一直线伺服系统内双位置环间的动态同步进给控制问题进行了研究.基于H∞控制理论设计了一个同步传动控制器,来保证同步精度;由IP位置控制器来满足位置系统跟踪性能要求.仿真结果表明了所设计方案的合理性和有效性.     

用于机床进给系统的双向驻波直线超声电机

近年来超声电机在机床进给系统中的应用越来越广泛，针对于传统贴片式驻波型超声电机效率低，功率小，不利于在进给系统中应用的现状，文章提出一种利用夹心式弯振换能器的激励弯曲驻波的驻波直线超声电机。运用振动理论分析了电机的致动原理：通过激励两种不同谐振频率的弯曲驻波，并结合驱动齿的合理分布，可实现双向运动。采用有限元法确定其具体结构尺寸，并验证了各驱动齿端部振动轨迹为倾向一致的斜线。制作了样机并测定了其机械输出特性，达到如下指标：最大推力14N，最高速度180mm／s。     

直线电机进给驱动技术在数控机床上的应用

简述了直线电机工作原理及其驱动技术,并且举例说明了直线电机直接驱动与传统数控机床"旋转伺服电机+滚珠丝杠"的传动方式对比具有的巨大优势.介绍了直线电机进给驱动技术在数控机床上的几个应用实例,指出直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向.     

神经网络在直线电机进给系统建模中的应用

获取直线电机伺服驱动系统的非线性模型，对这种先进的进给系统的广泛应用有着重要的意义。在对非线性模型建立方法分析的基础上，应用Levenberg-Marquardt优化策略，对前馈BP神经网络建模过程进行了推导。并利用试验获取的^数据，以直接辨识的方式，运用推荐的算法建立了某类型直线电机运动平台的非线性闭环系统模型。在模型的基础上仿真了运动系统的阶跃响应。由响应曲线表明，所获得的模型与实际工况中的系统很相符。     

基于数控机床进给用磁悬浮直线电机摩擦的消除

文章就传统数控机床移动式加工中,移动部件和静止导轨之间存在着摩擦问题,提出了采用磁悬浮直线电机的这一新方法来消除摩擦,研究分析结果:可以实现无摩擦控制,在推进力的作用下,运动体能够实现快速精密定位.     

高速直线进给单元设计

对直线进给单元的基本类型和直线电机的结构布局进行了分析,研究了高速直线进给单元的基本结构,并运用有限元法对进给单元工作台设计进行校验,证明研制的高速直线进给单元能较好地满足设计要求。与传统的直线进给系统相比,ＧＤ－３型直线进给系统的速度和加速度能提高５－８倍。     

高精度数控机床进给伺服系统的模糊自适应PID控制

数控机床进给伺服系统是一个复杂的机电耦合系统。由于具有较强的时变参数特性、负载扰动和电机的非线性,很难给出控制系统的精确模型。基于数控机床进给伺服系统的数学模型,提出一种模糊自适应PID控制器的设计方法。将该控制器应用于数控机床进给伺服系统控制,可获得良好的控制性能。仿真结果表明：该方法不仅具有无静态失真,而且响应速度快、超调小。这种模糊自适应PID控制器具有较高的稳定性和精度。     

微细电化学加工的自适应进给控制系统

为实现微细电化学加工间隙的精确控制,达到稳定间隙乃至恒间隙加工,对加工间隙进行建模,提出并实现一种微细电化学加工进给自适应控制系统。采用嵌入式控制器结合专用集成电路的控制结构,设计软硬件实现间隙控制系统与加工实验装置,分别利用酸、碱电解液进行加工实验,实现了400、600 μm的微小孔。实验结果表明：设计的微细加工自适应控制系统与实验装置能够保证稳定加工间隙,满足微细加工工艺要求。     

高速大推力直线电机直接驱动进给系统动态性能的分析

大推力直线电机直接驱动是一种新颖的高速数控机床直线进给系统驱动方式,它将直线电机的定子和动子分别安装在机床床身和工作台上,取消一切机械传动环节,大大提高进给系统的伺服性能,但这种驱动方式对外界干扰非常敏感,机床运行过程中切削力甚至进给系统运动部件质量的变化等均是系统的直接干扰.本文根据直接驱动进给系统的控制模型,分析了系统动态刚度的计算方法和主要影响因素,提出了提高动态性能的方法.根据系统的特点,设计动态质量估计器,实现直接驱动进给系统的动态质量在线估计和补偿.对实际系统的仿真分析表明,本文提出的基于系统动态质量在线估计与补偿方法,能大大提高系统的性能.     

电液伺服系统模型跟随自适应控制

提出一种改进的模型跟随自适应控制算法, 该改进算法把系统当前输出误差引入控制信号,同时利用线性神经网络估计系统新的输出误差.利用该改进算法对电液伺服系统进行控制,实践表明该算法是可行的.     

永磁同步直线电机的趋近率自适应软切换离散滑模控制

针对存在不确定参数、摩擦及外部扰动的永磁同步直线电机伺服系统,提出一种自适应软切换滑模位置控制策略。首先,将直线电机伺服系统的模型进行状态离散化;然后根据离散化的系统模型,设计一种切换增益自适应变化的滑模控制器;同时,对设计的闭环控制系统进行稳定性分析,并利用正切函数代替符号函数,进一步改善系统的性能;最后通过仿真实验将此方案与经典PID控制及滑模控制进行比较,仿真结果验证了此方案具有更好的跟踪性能和对不确定扰动的鲁棒性。     

基于摩擦模型的电动缸PID摩擦补偿控制研究

为改善伺服电动缸中非线性摩擦环节对其运动控制性能的影响,文章从控制角度出发,利用摩擦补偿控制策略对系统中的摩擦力进行补偿,以提高运动控制精度.首先建立了电动缸的动力学模型,然后基于LuGre摩擦模型利用PID控制算法进行了摩擦补偿控制器的设计,并采用遗传算法对摩擦参数进行了辨识,最后进行了仿真分析.通过仿真结果可以得出,增加摩擦补偿后,电动缸的位置跟踪精度有了很大的改善,验证了该摩擦补偿控制策略的有效性.     

基于神经网络的电液位置伺服系统自适应滑模控制

针对电液位置伺服系统(阀控对称缸)模型复杂、参数时变、摩擦影响显著等特点,提出了基于RBF神经网络和基于Lu Gre模型的自适应滑模控制算法。该算法的优点是:(1)利用RBF神经网络逼近控制电流与系统输出压力的关系,将电液位置伺服系统的数学模型简化为二阶,减少了模型参数;(2)采用Lu Gre模型能够准确地描述摩擦过程中复杂的动、静态特性,通过该模型设计摩擦补偿,提高了控制精度;(3)设计自适应滑模控制器,增强了系统的鲁棒性。利用构建的李雅普诺夫函数,证明了闭环系统的稳定性。仿真实验表明:所提算法控制精度较高、响应速度较快、鲁棒性较强。