直线电机工作台垂直刚度的有限元分析

直线电机进给单元是高速数控机床的一种新型进给系统。其进给运动是由安装在工作台和床身之间的直线电机直接驱动实现的,具有进给速度高、加速度大、响应速度快、定位精度高等特点,由于工作台垂直方向除了切削负荷和自重以外,还要承受巨大的电磁吸力,而直线电视初级和次级之间的垂直间隙极小,故工作台的垂直刚度就特别重要。本文用有限元法对高速机床工作台的垂直刚度进行了分析研究,同时结合研究工作,还介绍了有关有限元三维     

基于观测器的直线电机气浮工作台扰动抑制

直线电机伺服系统中,各种外部扰动会直接“零传动”到控制系统,导致伺服系统性能下降,影响运动平台的精度。为了抑制外部干扰对直线电机气浮工作台精度性能的影响,在不增加控制系统硬件的情况下,基于工作台的名义模型,设计了阶次低、易于实现的速度型干扰观测器,通过观测工作台指令速度来观测等效的外部干扰,在控制系统中进行补偿。在直线电机气浮运动平台的控制中,采用上述干扰观测器进行干扰控制实验。实验表明,基于干扰观测器的控制系统对外部扰动具有很强的抑制作用,降低了工作台的定位误差和轨迹跟随误差。     

基于多线程技术的双直线电机同步驱动系统控制研究

基于Windows多线程技术,研究了由双直线电机驱动和固高运动控制卡组成的XY并联工作台系统中的同步控制问题,并进行了同步控制实验研究;利用MATLAB对采集的运动数据进行拟合分析.结果表明,在一定的精度要求范围内,采用多线程技术来实现双直线电机的同步驱动控制是合理可行的.     

直线电机驱动型工作台热态特性分析

以精密螺母磨床用直线电机驱动型工作台为研究对象,考虑滚动导轨摩擦和直线电机等热源对工作台上台面的影响,应用ANSYS有限元分析软件对上台面进行了热-力耦合分析.结果表明:机床磨削过程中,上台面达到稳态时的温升为3℃左右,最大变形值为35.2 μm,中间部位为其结构设计的薄弱环节;与静力分析比较,两者的最大变形值虽相差不大,但热分析时的整体变形量和等效应力值均大于静力分析结果,等效应力最大值增加了128％.研究结果为同类型结构的热态特性分析提供了参考.     

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.     

永磁同步直线电机的模糊PID控制及仿真试验

针对传统PID控制及模糊控制在永磁同步直线电机控制上的不足,建立永磁同步直线电机的数学模型,并设计模糊PID控制器用于控制直线电机的速度;通过Matlab对永磁同步直线电机控制系统进行仿真,比较传统PID速度控制与模糊PID速度控制的控制效果.结果表明,模糊PID控制效果优于传统PID控制.     

数控强力旋压机的直线同步进给驱动控制

针对3D65CNC强力旋压机同步驱动过程中的两直线电机位置不同步的问题,采用变论域模糊PID控制方法对两永磁同步直线电机的位置误差进行补偿,设计了变论域模糊PID同步控制器。但单轴具有良好的伺服系统是双轴保持同步状态的重要前提,针对直线电机具有明显的非线性、不易对其进行精确的建模,采用无模型自适应控制和伪微分反馈(PDF)控制的方法对单轴直线电机进行控制。最后通过Simulink仿真证明该方案提高了同步控制的精度。     

精密工作台直线电机推力波动补偿研究

为了抑制直线电机推力波动的影响,提高精密工作台的轨迹跟踪精度,采用了基于跟踪误差分离的方法,将由推力波动引起的跟踪误差分量取出,设计推力波动前馈补偿器,构成PD 推力波动前馈补偿的运动控制结构.通过实验,与没有推力波动补偿的PD控制相比较,以50mm/s的速度匀速运动时工作台的轨迹跟踪精度提高了1μm,以120mm/s的速度匀速运动时工作台的轨迹跟踪精度提高了4μm.结果表明,该控制方法可以较好的抑制直线电机的推力波动.     

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。     

加工中心双直线电机自适应模糊滑模同步控制

针对龙门移动式加工中心X轴驱动过程中两套直线电机伺服系统的位置不同步问题,采用了自适应模糊滑模控制方法对两直线电机的位置和速度误差进行补偿,设计了自适应模糊滑模同步控制器.该同步补偿方法充分利用了滑模控制的快速响应及对被控对象变化不敏感的特性.在用模糊控制削弱了滑模的抖振的同时,设计一个自适应调节律来估计最优的调节量,以较小的控制量保证较好的跟踪性能,既保证了系统的稳定性又易于工程实现.通过Simulink仿真验证了该方法的可行性并与模糊滑模控制进行了比较,结果表明该方法提高了同步控制精度.     

数控龙门移动式高速镗铣床的直线同步进给传动

提出一种同步控制技术，将两个直线电机应用到龙门移动式高速镗铣床中，用直线电机带动龙门柱实现纵向进给，通过同步控制技术使两个龙门柱保持同步。本文在提出了设计思想之后，设计了应力补偿控制法，并给出具体实现手段，然后进行了仿真研究。     

直线电机进给系统摩擦自适应补偿控制

为消除非线性摩擦干扰对直线电机进给系统定位精度的不利影响,提出一种基于LuGre摩擦模型的自适应补偿控制方法。建立直线电机进给系统的动力学方程,并在系统建模中引入基于自适应因子的改进LuGre模型;采用反步设计法的思想,利用李雅普诺夫第二法推导了自适应控制律;最后进行了半物理仿真实验。仿真结果表明:该自适应控制器应用于直线电机进给系统的摩擦补偿是可行的,有效提高了系统的位移定位精度和速度跟踪精度。     

Servo design of a vertical axis drive using dual linear motors for high speed electric discharge machining

This paper proposes a synchronous control scheme for a linear servo system applied to the vertical axis drive of a die-sinking electric discharge machine (EDM) tool. The investigated vertical axis drive is constructed with dual parallel linear motors, which are arranged to jointly drive the feed axis for improvement of the overall thrust and structural stiffness. A pneumatic cylinder is employed to compensate the gravitational effect of the feed axis with its electrode and holder. A mechanical coupling is designed to firmly bridge the two linear motors and carry the feed axis. Therefore, synchronous control for the motors is critical for not only position accuracy, but also machine safety. Moreover, by controlling the thrust outputs and positions of the motors to be as equal as possible, the potential “pull and drag” effect between the motors can be reduced and loads can also be equally shared. The proposed “position/thrust hybrid synchronous control” scheme is applied to the EDM to achieve high-speed, accurate machining, and the experimental results show that the synchronization error between the two parallel motors and the positioning accuracy are both satisfactory when operated under high-speed conditions.     

基于模糊自适应PID的双直线电机同步驱动系统控制

文章主要对龙门移动式镗铣加工中心同步传动不一致性问题进行研究,将模糊自适应PID控制方案应用于重型龙门移动式镗铣加工中心双直线电机驱动的轴间反馈回路,以抑制由不同步引起的不平衡扭矩.仿真研究结果表明,此种方案鲁棒性、快速性优良,动态过程同步误差小,能够较好地满足被控对象对高精度同步控制的要求.     

基于反馈线性化的内外双环型双缸气动位置同步控制

气动同步控制是同步控制研究领域的关键问题,本文详细分析了双缸气动位置同步系统的基本控制特性,并建立双缸系统数学模型.提出了基于压力反馈线性化、摩擦力补偿的双环同步跟踪控制器,并将其应用于双缸位置同步控制.实验结果表明,该控制方法基于系统的特性,设计简洁,实用,控制效果良好.     

模块化动力刀架设计

分析了模块化动力刀架刀盘形式、刀具驱动接口等关键技术。采用同步带和锥齿轮机构设计了径向模块化动力刀架,利用多级齿轮机构设计了轴向模块化动力刀架。设计了用于控制刀架锁紧和动力模块离合的液压系统。选择了带编码器的伺服电机及接近开关等主要电气部件,规划了工作循环方式,绘制了电气系统的连线图。分别制造了径向模块化动力刀架和轴向模块化动力刀架的样机。     

龙门移动式数控机床的模糊交叉耦合补偿控制

以龙门移动式数控机床的双轴同步传动机构为背景,研究两套永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统在具有一定动态指标和抗干扰性能前提下的同步控制问题。针对两套进给系统难以同步且易受干扰的特点,设计了一种基于模糊控制的交叉耦合补偿控制器。同时为了提高每套伺服系统的跟踪和抗扰能力,设计了最优预见前馈补偿。仿真结果表明该系统对不平衡负载具有良好的同步抗扰性能。     

双电液伺服马达同步模糊控制系统的研究

本文针对液压伺服系统所具有的非线性特点，提出了一种基于模糊控制的双电液伺服马达同步系统，通过模糊控制器来补偿同步通道的非线性和时变性所导致的同步误差，为了提高模糊控制器的补偿效果，采用了可以按照同步误差大小自动在线调整模糊控制规则的模糊自适应控制器。仿真结果表明，该方法具有较高的同步控制精度。     

基于干扰观测器的双直线电机驱动系统同步控制

文章主要应用干扰观测器来抑制加工中心双直线电机驱动的X轴方向上的不同步现象.此外,还针对Y轴方向上的由于刀架位置变化导致的X轴方向上的不同步进行了负载动态补偿.仿真结果表明,此种控制方案鲁棒性强,动态过程同步误差小,能够较好地满足被控对象对高精度的要求.