一种伺服优化方法在模具曲面加工中的应用

为了解决模具零件曲面加工中因机床振动引起的零件加工表面过切,表面质量不佳的问题,文中在不改变机床机械性能和零件加工工艺的基础上,提出一种基于FANUC SERVO GUIDE的伺服优化方法。该方法通过对机床机械性能测试,针对测试结果从伺服系统电流环、速度环和位置环控制参数进行逐级优化与反复调试,实现机床机电系统高度匹配,有效降低机床振动。应用优化结果对某模具零件的曲面加工进行试验验证,达到产品的技术指标要求。     

基于伺服引导软件SERVO GUIDE的高速加工中心参数优化

介绍了借助于伺服引导软件SERVO GUIDE在高速加工中心参数调整中的实际应用方法,电流环参数设置。重点分析介绍了伺服轴去除机械共振与速度环增益优化协同调试的过程,同时介绍了通过动态实验进行参数调整的过程。对位置环增益、位置环前馈系数等其他重要参数的调整也作了必要的介绍,这一工作具有较强的参考意义。     

优化FS-0iMD数控系统的参数实现机床的高速高精度加工

根据机床的机械特性和加工要求,进行伺服参数的优化调整,可更好地发挥数控机床控制系统的性能,提高机床的速度和精度。阐述了速度增益和速度环前馈系数的调整,以及CNC按进给速度差值进行加／减速控制时确定伺服参数的调整方法。     

基于动刚度评价的直接进给轴伺服参数优化方法

优化直接进给轴伺服参数对提高进给轴抗干扰性能具有重要作用。分析了数控系统中应用伯德图优化伺服参数存在的问题,研究了一种基于动刚度评价的直接进给轴伺服参数优化方法。通过建立直接进给轴动力学模型,给出了基于脉冲激励的动刚度测量方法,依据测量方法确定进给轴动刚度频谱图,建立了直接进给轴伺服系统动刚度模型,分析得到影响动刚度的主要因素,结合动刚度频谱图,给出了伺服参数快速优化策略。优化策略中依据动刚度频谱图判断共振点所在频段,应用电子滤波器抑制共振频段。以驱动系统为SINUMERIK 840D的自构建直线电机进给轴实验平台为对象,进行了伺服参数优化实验,实验结果表明,该方法能有效避免误判共振频段,可直接确认共振点,与应用伯德图优化伺服参数方法相比,优化后使速度环伯德图0dB频段增加58.6Hz,且首个尖峰延后11.7Hz。     

高速直接进给轴伺服动刚度的测试研究

直接进给轴的伺服动刚度特性可影响到工件加工精度和表面质量,研究给出应用脉冲激振法测试直接进给轴伺服动刚度的方法和原理,建立了直接进给轴动刚度的计算模型,分析了伺服动刚度的影响因素,给出动刚度测试系统的构建方案。为了探索这些因素对伺服动刚度的影响规律,在自构建的直接进给轴试验台上进行了测试试验,结果表明在保证闭环系统稳定的条件下,增大速度环增益与位置环增益、减小速度环积分时间常数均有利于伺服动刚度的提高。     

交流伺服进给系统数学模型研究及其仿真

数控机床的伺服进给系统直接影响了机床性能,伺服参数的不同会对伺服进给系统造成有一定的影响。对数控交流进给伺服系统组成的各环节进行分析并建立数学模型,在机械传动部分主要依据机械动力学原理建模,最后建立了整个交流进给伺服系统的数学模型,并运用MATLAB软件进行仿真,得出系统阶跃响应图形,验证了系统的正确性,并通过对不同速度环增益的系统阶跃相应结果进行分析,得出伺服参数对系统有一定的影响的结果。为数控交流伺服进给系统的动、静态特性分析提供了相关依据。     

高速小孔切割的圆度误差测试与伺服参数优化

针对激光切割机高速切割板材小孔时出现的圆度误差,在对比多种测试方法的基础上,基于非接触式的平面正交光栅法搭建了圆度误差在线测试系统,对不同半径的小孔在不同进给速度下进行了切割轨迹的圆度误差测试。在分析导致圆度误差因素的基础上,针对反向间隙和反向尖角,调节优化了机床伺服驱动系统的控制增益和补偿参数,并在3 000mm/min的进给速度下进行了直径为5mm小孔的加工实验。实验结果显示,圆度误差减小到13.7μm,加工精度提高了24.7%,表明伺服参数优化有效改善了高速切割小孔的圆度误差。     

数控强力切削中伺服系统对极限切削宽度的影响

针对数控强力切削中颤振问题,建立了包含切削过程颤振环节的数控强力切削伺服系统数学模型。对模型的理论分析、计算机仿真及正交试验验证表明:增大位置环增益KPP可以提高机床快速跟踪性能,减小速度环积分时间常数τs能迅速消除系统静差,但极限切削宽度blim会随之而下降;过大或过小的速度环增益KPS都会导致blim下;优化调节伺服系统KPP,τs和KPS可提高系统的动、静态特性及blim。正交实验优化伺服系统参数方法简单可行,能有效地提高切削系统稳定性和极限切削宽度,适用于重型机床的数控强力切削。     

数控机床位置伺服系统参数优化

基于Simulink建立了数控机床的永磁同步电机的交流位置伺服的模型，利用单纯形法对系统的位置环调节器和速度环调节器参数同时寻优，分析、比较了3种常见的优化准则的优化结果，仿真实验表明优化后系统的动态性能显著提高。为数控伺服系统的参数优化整定提供了新的思路和方法。     

陷波器在低刚性伺服系统共振抑制的应用

为了解决低刚性伺服系统存在的机械共振现象,以一套滚珠丝杆伺服系统为研究对象,对其物理模型进行简化和分析,得到了系统共振频率的理论值。同时,对滚珠丝杠伺服控制系统产生共振时的速度信号进行采集,使用Matlab对速度信号进行处理,得到了系统共振频率的实际值,比较得出共振频率实际值和理论值相符的结论。然后,针对共振频率设计特定的数字陷波滤波器。实验结果表明,陷波器成功滤掉输入信号中含有的共振频率,抑制了滚珠丝杠伺服控制系统的机械共振问题,为低刚性伺服系统解决机械共振的问题提供了实践依据。     

数控系统伺服参数对跟随误差影响的研究

利用MATLAB/Simulink分析工具,对数控机床的伺服系统一般性模型及部分参数对伺服性能的影响进行了分析和仿真。在此过程中,首先分析了位置环结构及参数对伺服系统单轴误差的影响,继而分析了伺服系统参数对联动误差的影响,通过理论分析总结出相应的伺服结构及系统参数对机床误差的影响规律。最后通过对简化模型的仿真,验证了伺服系统参数及结构对伺服误差的影响规律,此结果不仅能为伺服优化理论研究所用,更为伺服系统的调试提供了理论依据。     

西门子跟随误差补偿功能在数控龙门镗铣床上的应用

介绍了西门子跟随误差补偿功能的工作原理、参数设置,以及利用伺服轨迹、圆度测试等调整、优化跟随误差补偿相关参数的方法。利用跟随误差补偿功能,最大限度地减小轮廓偏差,改善加工质量,达到增大位置环增益同样的效果。     

滚珠丝杠进给系统结构模态特性对位置环增益的影响性分析

为充分考虑滚珠丝杠结构模态特性对伺服控制器及进给驱动系统整体统态性能的影响,建立了基于特征模态的滚珠丝杠进给系统状态空间缩聚模型,以实现在模态特性影响下求解进给系统动力学响应的同时与伺服控制系统集成;在此基础上,建立了基于滚珠丝杠进给系统状态空间缩聚模型的伺服系统位置调节回路模型,推导了系统模态频率、开环幅值响应激增值与位置环增益之间的约束关系式,进行了滚珠丝杠进给系统模态特性对位置环增益的影响性分析,实现了特征模态影响下位置环增益参数的最优值估计。通过实例验证了基于状态空间的滚珠丝杠进给系统模态特性提取、滚珠丝杠进给系统模态特性对位置环增益的影响性分析结果、结构特征模态影响下的位置环增益参数最优值估计的正确性。     

超精密车床进给伺服系统的复合控制设计

超精密车床在非球曲面以及超光滑表面的加工中具有广泛应用.将超精密车床进给系统设计成为具有电流环、速度环和位置环的三环伺服系统结构,并根据实际伺服特性,在位置环上设计了具有速度/加速度前馈补偿的半闭环复合控制策略.通过实验数据的比较,显著提高了进给伺服系统的控制精度,减少了跟踪误差.     

龙门式加工中心伺服系统的调试

数控机床的高速高精度加工在现代制造业中非常重要,伺服系统作为数控装置和机床本体的中间环节,其性能的优劣在很大程度上决定了数控机床的性能。从安川伺服驱动器的特点入手,在对龙门式加工中心进给伺服系统进行动态分析的基础上,主要介绍了Y轴驱动器伺服系统的参数设置方法。通过在线调试进给伺服系统,优化参数,改善提高伺服系统动态响应,减小轮廓误差,提高加工精度。重点对系统调试过程中遇到的问题进行了讨论,使系统获得良好的稳态特性和动态特性,达到驱动与机械传动间的最佳匹配。     

数控机床的伺服系统性能探究

提高机床性能是先进制造技术的重要课题。数控机床伺服系统的性能决定了数控机床的速度和精度等技术指标，因此，研究数控机床伺服系统的伺服性能十分重要。本文就数控机床对位置伺服系统所要求的伺服性能进行分析，对提高伺服数控加工系统的控制精度进行研究。     

永磁同步直线电动机伺服刚度测试实验研究

为了研究控制系统参数对平板式三相交流永磁同步直线电动机（Permanent Magnet Linear Synchronous Motor，简称PMLSM）的影响，采用瞬态激振的方法测试直线电动机的伺服刚度，并在样机上完成实验。实验结果表明，直线电动机的伺服刚度只受位置环比例增益的影响较大，而其它的控制参数对伺服刚度幅值影响不大。设置好伺服系统各控制参数，为高性能直线电动机伺服控制器的改进设计提供了客观依据。     

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.     

基于Polaris控制的光学自由曲面快刀伺服技术研究

快刀伺服技术具有加工效率高、加工精度高、表面质量好等优点，被广泛运用于光学自由曲面加工。本文设计了音圈电机驱动的快刀伺服装置，建立了快刀伺服系统数学模型，构建加速度、速度复合前馈控制算法，进行了位置保持、阶跃、正弦跟踪的闭环性能测试，表明快刀伺服系统满足加工要求。基于快刀伺服系统控制器功能协调了刀具轨迹生成中快刀伺服装置运动和机床运动的同步关系，以离线计算加工方式实现快刀伺服技术。完成了典型非回转对称中的斜面加工实验，测得的粗糙度达到44 nm，表明设计研制的快刀伺服系统可以获得纳米量级的表面质量。     

并联机构主模块伺服系统参数辨识与整定

研究一种小型可重构并联机构主模块伺服系统参数辨识与整定方法。首先导出外移动副驱动,含平行四边形支链结构的位置、速度及加速度逆解模型,并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型。在此基础上,提出辨识该类伺服系统参数的一种方法。该方法采用变频三角波输入,克服了伪随机二位式序列信号幅值变化大,易造成对伺服电动机冲击,引起其速度环开环等问题,且通过附加惯性负载,可将包括伺服系统转动惯量在内的所有参数辨识出来。进而,以超调量和上升时间为优化目标,考虑随位姿变化的极限负载,对伺服系统控制器参数进行了整定,给出了伺服系统控制器参数的范围。最后,试验验证了该方法的有效性和正确性。