高档数控机床动态性能评价研究

为全面准确地评价高档数控机床的性能,需要在准静态精度评价的基础上增加动态性能方面的评价。根据零件高质量、高效率加工要求的特点,提出高档数控机床动态性能评价体系;从时域和频域两个方面确定具体评价指标,并应用模糊综合法建立动态性能量化评价模型;以3台大型铣齿机床动态性能的评价为例,验证了所提方法的可行性。分析表明,该方法能有效弥补机床传统评价方法的不足。     

数控机床伺服系统的模糊自整定PID仿真研究

以数控机床进给伺服系统为研究对象,结合模糊控制和PID调节的各自优点,分析研究模糊PID控制器的实现方法。运用MATLAB建立应用模糊PID控制的伺服系统仿真模型,对模糊PID控制器的设计方法与应用效果进行了研究探讨。仿真实验结果表明模糊PID控制器能够很好的弥补常规PID控制整定不良、性能欠佳和适应性差的缺点,有效地减少了系统响应的超调,具有良好的动态特性。     

基于模糊综合评判与FMEA的数控机床故障分析

针对数控机床加工质量、系统工作性能下降引起的机械类故障,提出了基于模糊综合评判与FMEA的数控机床故障分析方法。采用故障模式及影响分析法(FMEA)对数控机床的各类故障进行深入分析,并按照FMEA硬件法对故障进行分类,得到关键部件故障模式;采用专家调查表的方式确定了各个故障的严重度(S)、频度(O)、探测度(D);引入模糊综合评判理论对FMEA定性分析方法的风险顺序数进行等级隶属度划分,建立二级模糊评判模型,并对主轴系统和进给系统的机械类故障进行了定量分析。结果表明:反模糊化后的综合评价值为85.08,验证了模糊综合评判和FMEA对数控机床机械类故障综合分析的有效性。分析结果为数控机床测试点的选择提供了完备有效的保障。     

数控机床进给系统机械参数灵敏度分析

利用Modelica语言建立了数控机床进给系统的多领域模型,在正交实验设计的基础上进行仿真实验,对影响进给系统动态性能的机械参数进行了灵敏度分析。结果显示:机械参数对进给系统动态性能的影响和对单纯的机械系统的影响是不完全一样的,与系统转动惯量正相关的机械参数的增大,会降低系统的动态响应性能,丝杠轴的阻尼系数存在最优值使得系统动态性能最好,而轴承和导轨的摩擦影响较小。     

数控机床进给系统静动态特性分析

进给系统作为数控机床的主要组成部分,其性能直接影响机床的加工精度和加工效率,对其静动态特性进行分析有着重大的意义。运用有限元方法对数控机床进给系统进行静动态特性分析,得到进给系统的静力变形云图、固有频率以及振动特性。分析结果表明:进给系统最大变形为5.6μm、最大屈服应力为2.8 MPa、安全系数达到15,均符合要求,说明系统结构刚度好,设计合理;模态分析结果为预防共振、保证加工质量提供了理论依据,有一定的工程应用价值。     

多因素对双驱进给系统不同步误差影响

为研究立式加工中心双驱进给系统结构参数对双轴不同步误差影响规律,以立式加工中心KSMC1250双驱进给系统为研究对象,通过对双驱进给系统动力学分析,建立双驱进给系统不同步误差数学模型,该模型考虑丝杠导轨间距、摩擦等因素;建立动态仿真模型,分析双驱进给系统结构参数对双轴不同步误差的影响。结果表明,在数控机床双驱进给系统结构设计时,应尽量增大丝杠导轨间距,主轴箱部件重心的偏心参数尽量小,且减小主轴箱部件质量,以减小两轴不同步误差,从而提高数控机床加工精度。研究结果为数控机床双驱进给系统结构设计先进控制策略提供参考。     

基于禁忌搜索优化的直线进给系统矢量控制

数控机床的直线进给矢量控制系统中包含多个PID调节器,其控制参数直接影响系统性能。而直线进给系统是一个复杂的非线性时变系统,为了优化PID调节器控制参数,文章提出了改进的禁忌优化算法(Tabu),并将其应用于直线进给系统。在分析现有禁忌算法基础上,对Tabu算法的邻域范围、Tabu表和算法终止条件进行了改进,以直线进给系统的跟踪性能指标为目标函数,应用该算法对直线进给矢量控制系统各调节器的PID参数进行优化,并进行了实验验证。结果表明,应用文中方法优化控制器参数后,与传统PID控制相比,直线进给系统在负载改变时转速波动和位置跟踪误差显著减小,提高了直线进给系统的稳态和动态性能。     

基于ADAMS和MATLAB数控机床进给驱动系统的机电联合仿真

根据机械多刚体动力学理论建立数控机床进给驱动系统的数学模型,利用机械系统动力学分析软件ADAMS建立动力学模型、C++编写数控进给指令、MATLAB/Simulink建立数控机床进给驱动系统Simulink仿真模型,结合三者实现机床的机电联合仿真。仿真分析结果表明:该仿真平台能用来分析进给驱动伺服系统的动态特性,为物理样机进给系统的设计与调试提供可靠的参考依据。     

CNC机床伺服进给PMSM性能测试系统及适配性评价

针对各种数控机床对进给伺服系统的不同要求,提出了一种适合企业进行的伺服电机选配方法。介绍了一种数控机床进给系统的永磁同步交流伺服电机(PMSM)性能测试装置,该装置由运动控制器、多通道数据测量分析仪、相位差式扭矩传感器和负载等组成,能模拟实际工况,对不同品牌伺服电机整体性能进行直接测试、分析和客观评价,为不同数控机床及装备选配性能优良、工作可靠、性价比高的进给伺服电机提供了依据,具有较大的经济效益。     

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。     

基于能值分析与模糊评价的数控机床绿色度评价方法研究

为了对数控机床进行量化评价,建立了全面的数控机床绿色度评价指标体系,利用可拓层次分析法来为指标重要度赋权,采用模糊综合评价获得数控机床绿色度评价结果。并应用能值分析理论综合分析数控机床的能值流,建立了综合评价模型,为数控机床绿色评价提供方法借鉴。最后以某数控车床为例进行了绿色度评价验证了该方法的有效性。     

模糊自适应PID在数控进给伺服系统的应用

数控机床的进给伺服控制是复杂的机电耦合系统,因其存在参数时变、负载扰动以及电机的非线性等缺点,很难为其建立准确的模型。模糊Fuzzy控制具有无需建立被控对象的数学模型、鲁棒性好等优点但稳态精度差,将模糊控制和PID控制相结合,设计了模糊自适应PID控制器,并将此应用于数控伺服系统的控制中,该控制器具有较完善的控制性能。仿真实验的结果表明,采用该模糊自适应PID控制器具有较高的稳定精度,较强的鲁棒性。     

基于灰色聚类方法的加工中心进给系统可靠性评价

应用MTALAB软件对加工中心进给系统的故障数据进行分析,得到平均首次故障时间(MTTFF)和平均故障间隔时间(MTBF)的点估计值和区间估计值。采用灰色聚类方法划分可靠性指标可拓区间灰数等级,并通过建立白化权函数得到等级区间权重矩阵。再结合构建比较判断矩阵确定的两种可靠性指标权重,最终建立了灰色聚类综合评价模型,对该加工中心进给系统可靠性水平进行评价。     

基于自调整比例因子的数控进给伺服控制器设计

文章介绍了自调整比例因子模糊控制器的原理，并利用Matlab仿真软件中的模糊逻辑工具箱和Simulink仿真环境对该控制器进行了仿真，并把其应用于数控进给系统中，提高了控制系统的动态性能和稳态误差。     

基于IPSO的数控机床进给伺服系统PID参数优化

数控机床的高精度进给控制一般都采用永磁同步电机拖动的交流伺服系统,优化进给轴伺服系统PID参数对提高进给轴快速响应性、跟随精度和抗干扰性等均具有重要作用。针对数控机床高精度要求,文章提出了一种改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO),利用其对数控机床进给伺服系统模糊控制器(PID)的三个比例因子参数Kp、Ki、Kd进行优化,并在Simu Link环境中进行仿真实验,同时与人群搜索算法(SOA)、基本粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)进行对比。仿真结果表明,利用IPSO算法进行PID参数优化的数控机床伺服系统动态性能得到了很大改善,具有低超调量、鲁棒性强和高稳态精度等优点。     

数控机床自适应模糊位置伺服系统

数控机床的进给伺服水平是衡量数控档次的标准,永磁同步电机(PMSM)以其良好的动静态特性广泛应用于数控机床的伺服系统中.为此,文章以PMSM位置伺服系统为控制对象,针对该系统的非线性、参数不确定性及对时实性和无超调的要求,提出了对量化因子,比例因子进行在线寻优的自适应模糊控制方法,并在simulink环境下进行了仿真,仿真及实验结果表明,自适应模糊位置控制器具有良好的稳态精度和动态响应.     

数控激光切割机伺服进给系统的机电耦合建模与仿真分析

以数控激光切割机伺服进给系统为研究对象,通过分析系统各环节的数学模型,得到了系统的动态结构图,建立了进给系统的机电耦合模型,仿真分析了系统传动刚度对伺服系统的影响。利用该机电耦合模型可以分析系统参数对伺服系统动态特性的影响,对系统动态性能进行优化,提升伺服进给系统的设计效率。     

高速数控车床进给系统静动态特性分析

高速数控车床的进给系统是重要部件,其静动态特性对机床整体性能的影响非常突出,应用ANSYS软件对高速数控车床进给系统进行了有限元分析.为了提高分析效率,对高速数控车床进给系统原始设计进行了简化,这些简化均不会对整体应力分布有明显影响.建立了高速数控车床进给系统有限元模型,分析其静态特性.通过模态分析得到高速进给系统固有频率和主振型,为高速数控车床的动态性能评估提供依据.     

基于ASGSO的数控机床进给伺服系统分数阶控制

为满足数控机床对加工精度的要求,针对交流永磁同步电机驱动的进给伺服系统在不同工况下存在的扰动、摩擦、变负载、惯性力矩等非线性问题,设计一种自适应步长的萤火虫算法(ASGSO)优化的分数阶PID控制器(ASGSO-FOPID)。FOPID控制器相比传统控制器动态性能突出,能够对非线性环节进行更好的控制。利用ASGSO算法全局搜索能力,获得最优数控机床进给伺服系统分数阶PID控制器参数。建立数控机床进给伺服系统模型,分别采用PSO-FOPID、状态转移STA-FOPID、ASGSO-FOPID控制进给伺服系统进行对比。仿真和实验结果表明：提出的ASGSO-FOPID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、精度高等优点,该方法能够有效地提高数控机床的定位精度和加工精度。     

高速加工伺服进给系统控制研究

伺服进给是现代高速加工的关键技术之一,合理地配置进给系统参数、减小定位误差以实现高速进给的同时又具有较高的定位精度具有一定的理论和现实意义.文章分析了影响高速进给定位精度的影响因素,研究了高速加工伺服进给系统的控制方案,设计了一种模糊-PID控制器,该方案结构简单,在传统PID控制的基础上,建立PID参数与控制器输入误差e和误差变化率ec之间的模糊逻辑,在运行中利用模糊规则在线对PID参数进行调整,提高控制精度,加快响应速度.通过建模仿真,结果表明该方案具有良好的动态性能,超调量小,稳定性好,控制精度高,能有效地减小反向间隙、摩擦等对进给精度的影响.