基于前馈控制的数控机床进给运动轮廓误差分析

轮廓运动控制是运动控制领域研究的重要课题之一,其广泛应用于数控机床与其它自动化运动控制系统中。由于位置伺服系统跟随误差的存在,导致直线和圆弧运动时产生轮廓运动误差。前馈控制是一种有效减小跟随误差的方法,已广泛应用于数控机床进给运动控制。文章研究了两轴匹配时前馈控制增益和前馈控制滤波器带宽对两轴轮廓运动精度,特别是圆弧运动精度的影响。结论对合理选择前馈控制参数,提高轮廓运动精度具有实际应用价值。     

专用数控机床上全闭环控制方法的研究

在数控机床上采用全闭环控制系统可提高其加工精度,但在实现全闭环控制过程中往往会出现机床跟随误差和反向误差较大等问题。针对加长床身、纵向用齿轮齿条传动的专用数控机床,研究了基于运动控制卡的全闭环控制系统的控制原理和实现方法,解决了实现全闭环控制后如何减小机床跟随误差、消除机床反向误差等难题,并已应用于实际,取得了满意的效果。     

齿轮加工数控系统监控技术的研究

在齿轮加工的过程中,为了便于操作者实时了解机床运行状况,对齿轮加工的监控系统进行了研究。分析齿轮加工数控系统监控模块的总体框架,将监控系统划分为以下3个模块:在齿轮加工图形监控模块中,从轨迹仿真和跟随误差监控方面进行分析和实现;在报警信息监控模块中,对报警信息监控设计、实现和自诊断进行分析和实现;在机床状态监控模块中,详细分析了其实现流程。     

多轴数控机床伺服参数优化方法研究

数控机床在实际生产中,各轴伺服参数调整不好将影响机床的加工精度。为提高多轴联动中各轴伺服参数的匹配性,推导三轴数控机床加工轮廓误差的计算方法,分析三轴数控机床各轴进给系统伺服参数对轮廓误差的影响,提出2个进给轴之间伺服参数匹配方法。以人字齿的加工为例,对比了参数优化前后的实际加工轨迹,参数优化后人字齿的轮廓误差由优化前的300 μm减小到100 μm,各轴伺服参数匹配能够有效提高数控机床的加工精度。     

一种数控机床进给轴定位误差监测方法

数控机床进给轴定位误差是影响工件轮廓加工精度的重要指标。在数控系统现有的定位误差直接监测方法中,进给轴位置反馈单元损坏或污染造成的定位误差监测值失真,是引起工件加工轮廓超差的一种常见故障,常给企业带来巨大的经济损失。基于西门子840D数控系统双反馈功能,提出一种比对双反馈系统的定位误差监测方法,能弥补直接监测方法的不足,有效避免了因反馈单元故障引起的加工质量问题,提高了数控系统的可靠性。     

基于PMAC快速PID整定与精度补偿研究

数控系统中动态性能与定位精度决定了加工质量及效率,为满足磨床数控系统控制要求及加工精度,研究快速整定PID方法及提高定位精度补偿方式,基于PMAC运动控制器搭建五轴数控工具磨床的全闭环伺服系统。针对伺服系统动态性能差、跟随误差较大等问题,阐述了基于PMAC的前馈-PID陷波滤波器伺服算法,提出了快速PID整定方法。针对定位精度差的问题,论述了定位补偿原理及方式,使用激光干涉仪进行目标点测量后制作螺距补偿和反向间隙补偿表。结果表明,PID整定方法得当,五轴磨床的动态响应性能良好,跟随误差大幅度减小;定位补偿措施合理,定位精度和重复定位精度大幅度提高,达到设计要求的3μm以内。     

基于开放式数控系统的零相差跟踪控制

在RTX660数控机床上实现了基于PA(power automation)开放式数控系统的零相差跟踪控制(ZPETC).首先利用PA系统的二次开发功能,采用伪噪声序列和最小二乘法对进给系统模型进行了辨识,根据辨识的系统模型设计了零相差跟踪控制算法.将零相差跟踪控制算法嵌入开放式数控系统的插补器内,实时对插补数据进行计算和校正,改善机床进给系统的运动控制性能.实验证明,通过该方法能够有效改善机床进给系统的频域特性和单轴跟随精度,通过两轴联动加工实验验证,证明该方法能够显著提高数控机床的多轴联动加工精度.     

数控机床闭环进给伺服系统运动误差的研究

机床数控系统根据插补结果发出位置控制指令对各坐标轴进行独立的位置闭环控制,驱动相应的机械传动机构,最终实现精确的轮廓进给运动.本文研究了各轴位置闭环控制特性对轮廓误差的影响,分析了两坐标轴进给运动控制系统圆弧运动时因伺服系统有限带宽引起的半径误差和运动轴性能不匹配引起的椭圆误差,并进行了仿真验证.     

五轴数控机床旋转轴误差辨识及补偿

五轴数控机床刀具与工件接触点(切削点)相对位置不变的旋转运动控制称为RTCP(Rotated Tool Centre Point),该功能对五轴数控机床曲面加工精度具有重要影响。为了提高五轴数控机床RTCP精度,分析了五轴数控机床RTCP运动过程中旋转轴结构参数误差与刀尖点误差关系,建立了刀尖点误差与旋转轴结构参数误差映射模型,根据刀尖点误差数据建立了旋转轴结构误差辨识方程组,通过矩阵最小二乘实现五轴数控机床旋转轴结构参数误差求解,用于五轴数控机床旋转轴结构参数误差补偿。结果表明:该误差辨识模型可准确计算出旋转轴结构参数误差,提高了旋转轴几何误差检测效率和精度,对提升数五轴控机床加工精度具有重要的意义。     

用于电火花数控加工的四轴控制卡设计

分析了电火花数控系统加工工艺特点对运动控制卡的特殊要求和通用运动控制卡的缺陷,开发出一种基于高速PCI总线的,以高性能微控制器＋专用运动控制芯片相结合形式的运动控制卡.论文针对电火花加工对数控系统的特殊要求,着重讨论了四轴运动控制卡的设计,以及可靠性和实时性的保证.     

气液联控伺服系统的滑模位置控制研究

提出了基于PWM控制气液联控位置系统的建模方法,应用非线性平均方法建立了PWM气压伺服系统的数学模型,不仅解决了开关的不连续性问题,还把原来不连续的非仿射输入形式变成一个等效具有可控规范型的非线性仿射输入形式。然后运用滑动模态变结构理论中的经典非线性设计方法,设计了三阶滑模面变结构控制器。对固定阻尼式气液联控系统进行了位置控制仿真实验。实验结果表明,滑模变结构控制使得系统快速性能比较好。     

面向调节阀的流量控制仿真研究

针对柱塞式调节阀进行流量反馈控制时过于依赖流量测量装置、流量调节时间长的问题，进行流量控制仿真研究。基于Fluent流体仿真软件，建立10%～100%开度值下的调节阀三维流道模型，并在0.2～1 MPa进出口压差下仿真得出调节阀内部流场分布，建立阀口流量与阀芯开度、调节阀进出口压差三维数据表。建立调节阀开度控制模型，同时完成模糊PID控制器的设计。通过MATLAB对3种调节阀流量控制系统进行仿真分析。结果表明：基于所设计的开度控制模型进行流量调节时，有效地提升了阀门的快速性，阀门开度响应时间小于1.8 s,同时完全消除了超调量，更易达到稳定状态。     

基于模糊控制的多电机神经元PID同步控制

针对多电机同步控制系统控制精度问题,对多电机同步控制系统进行了研究.在分析了多电机同步控制算法的基础上,设计了具有自学习和自适应能力的神经元PID控制器,弥补了传统PID控制在非线性、时变、强耦合的多电机同步控制过程中存在的不足;采用偏差耦合控制策略,以模糊控制器作为速度补偿器,改进了多电机传统耦合控制方式.在MATLAB/SIMULINK环境下,搭建了多电机同步控制系统仿真模型.仿真结果表明基于模糊控制的多电机神经元PID同步控制系统具有良好的同步性和稳定性,实现了提高多电机同步控制系统控制精度的目的.     

高性能交流伺服系统中的控制方法

高性能交流伺服系统是运动控制理论的一个重要研究领域,它直接影响并带动其它领域的发展,其性能的改善也能提高设备的生产能力和产品质量.论文阐述了高性能伺服系统中控制技术的研究意义,归纳了高性能伺服系统中的典型的几种控制方法基本概念、原理、优缺点及相应的改进技术,最后对伺服系统未来的技术发展做了展望.     

定限值控制问题与控制策略

根据合成氨实际生产对转化温度的要求 ,提出了定限值控制问题。初步讨论了采用神经网络控制器 ,来实现定值控制向定限值控制逼近的方法。为提高系统响应的快速性 ,在神经网络内部采用反偏差阈值函数 ,在神经网络外部采用双模式神经网络控制结构     

复合控制在数控系统中的设计仿真与应用

针对数控系统设计中常规PID控制算法存在输出对应于输入有一定的滞后等问题,提出了一种带有按输入补偿的复合PID控制算法.首先对被控对象进行建模和辨识,然后进行数字PID算法的仿真和复合控制算法的仿真,并对两者做了比较.仿真和加工结果表明该算法可以显著提高系统的跟踪性能.     

数控车床智能控制系统的研究

针对目前现有数控车削加工过程中加工、测最、编程相互分离,导致生产效率低,智能化和自动化程度不高以及对机床操作人员要求较高的现状和不足,对数控车床智能控制系统的研究进行了综述.     

电控正流量挖掘机功率控制技术研究

针对某大型液压挖掘机,进行电控正流量挖掘机技术的研究。建立挖掘机液压系统的AMESim模型以及电控系统的Simulink控制策略模型,重点针对双变量泵的功率匹配控制提出改进全功率控制策略,建立能够模拟电控正流量液压挖掘机真实情况的复杂虚拟样机,并进行联合仿真分析,得到挖掘机系统执行元件的输出特性。结果表明：执行机构在外负载下的运动变化符合实际运动规律,同时通过与分功率控制和全功率控制对比,验证了所提出的改进全功率控制策略优越性,进一步验证了所建虚拟样机的合理性。     

非连续控制在液压伺服控制中的应用

本文简要介绍了目前液压伺服控制中常用的几种非连续控制策略，分析比较了各种策略的性能特点，指出各自存在的问题，概括了它们的应用与发展。