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。     

数控机床进给系统时变特性建模与分析

在数控机床高速运动过程中,由于进给系统速度、加速度的变化,使得丝杠传动系统的固有参数如等效刚度、等效阻尼值发生变化,产生伺服动态误差,进而影响传动系统的动态性能和精度。为获得机床进给传动系统的时变特性模型,首先对其进给系统进行动力学物理模型等效,采用集中参数法和控制理论建立其进给轴伺服模型。基于赫兹接触理论、铁木辛柯梁模型、能量耗散法给出了系统刚度、阻尼的理论计算模型,结合机床进给轴伺服模型,提出了五轴卧式加工中心的时变特性进给轴建模方法。通过给定正弦输入信号,利用MATLAB中Simulink模块仿真得到了时变特性下的进给轴输出值,并与传统伺服系统的输出值进行了对比分析。最后利用球杆仪进行了不同进给速度情况下的联动实验,验证了该模型的准确性。     

数控平台的摩擦模型及仿真

为了在摩擦条件下获得数控机床系统的动态性能指标,利用系统建模与仿真的方法对数控机床的X-Y工作平台进行研究,建立了数控机床伺服系统动态性能的仿真模型,分析伺服系统动态特性,应用ADAMS和Matlab/Simulink软件实现对整个系统的动态性能仿真,可迅速地为数控机床伺服系统的调试提供可靠依据。     

数控工作平台的建模与仿真技术研究

为了在摩擦条件下获得数控机床系统的动态性能指标，文章利用系统建模与仿真的方法对数控机床的X—Y工作平台进行研究，建立了数控机床伺服系统动态性能的仿真模型，分析了伺服系统动态特性，应用ADAMS和Matlab／Simulink软件实现对整个系统的动态性能仿真，由伺服系统的Bode图和阶跃响应可以求出伺服系统的各项性能指标，具有很好的动态响应特性，可迅速地为数控机床伺服系统的调试提供可靠依据。     

具有输入饱和的环形永磁力矩电动机自适应鲁棒控制

五轴联动数控机床中复合A/C轴直接驱动环形永磁力矩电动机伺服系统在输入饱和情况时易导致系统性能变差,甚至引起系统不稳定。针对系统中的输入饱和问题,基于反步法设计了饱和自适应鲁棒位置控制器,即设计一个虚拟控制律保证误差信号在每一步都收敛且有界。在控制器设计中构建非降函数处理执行器饱和,将控制输入限制在饱和范围内;对于参数不确定性,采用不连续投影算法进行在线参数估计。仿真结果表明该方法不仅使伺服系统在无输入饱和情况下具有较好的伺服性能,输入饱和情况下也能实现良好的跟踪性能。     

CNC机床动态特性与S形试件轮廓误差映射关系分析

以双摆头五轴数控机床为研究对象建立了仿真模型,并对其准确性进行了实验验证。然后通过仿真分析揭示了S形试件轮廓误差在试件各分区的表现规律。基于机床动态特性与S形试件轮廓误差的映射关系,可以为实际加工中五轴数控机床动态性能参数的调整、机床性能评价及加工误差的溯源和辨识提供指导依据。     

一种分析伺服进给系统动态误差的新方法

目前,五轴数控机床伺服进给系统的动态误差研究大多偏向定性分析,难以满足动态误差辨识的需要.针对此问题,这里提出了一种能够定量分析伺服进给系统动态误差的新方法--延时连续法.首先,建立五轴数控机床平动轴和转动轴以及伺服电机系统的数学模型,调节位置环、消除代数环后得到完整的单轴机电耦合模型;其次,利用偶极子相消的方法获得了系统动态误差受输入影响的传递函数简化表达式,然后通过仿真分析证明了化简后函数的准确性,基于此简化函数提出了分析五轴机床伺服进给系统动态误差的延时连续法,并给出了其数学定义及相关表达式;最后通过仿真实验和理论计算结果的对比验证了延时连续法的有效性.     

BC双摆转台五轴数控机床动态特性分析

为了提升机床的加工精度,对国内某企业自主研发生产的BC双摆转台五轴数控机床进行了有限元仿真模态分析,计算出前六阶的固有频率和振型,利用MIMO锤击法对BC双摆转台五轴数控机床整机进行模态试验,对两种模态分析结果进行分析对比,辨识其薄弱环节并进行结果评价,证实了有限元仿真理论模型的正确性,并在此基础上对关键零部件进行优化设计,提高了动态性能,为BC双摆转台五轴数控机床动态特性分析及优化设计提供了一定的参考。     

基于模糊PID控制的数控进给伺服系统仿真研究

针对数控机床进给伺服系统数学模型难以建立的问题,提出了一种模糊PID控制器,将其引入到数控进给伺服闭环控制中。并在Simulink环境下进行了仿真实验,结果表明,与传统PID控制相比,模糊PID控制改善了伺服系统动态性能,超调量小、鲁棒性强和稳态精度高。     

运载火箭电液复合伺服控制系统性能分析

通过分析运载火箭应用背景提出了电液复合伺服控制系统方案,分别介绍了其工作原理,建立了相应仿真模型。在动态性能和节能效率方面与传统电液伺服系统和电静液伺服系统进行了对比,仿真结果显示电液复合伺服控制系统虽然动态性能不及传统电液伺服系统,但相对于电静液伺服系统却有较大改善,完全能够满足运载火箭的动态指标要求,节能效率相对于传统电液伺服系统有了显著提升。     

闭环伺服系统的数学建模和性能分析

在数控机床中,伺服系统是数控机床装置和机床的中间连接环节,是数控系统的重要组成部分。伺服系统接受来自伺服控制器的进给脉冲,经变换和放大转换为机床工作台的位移,使工作台跟随指令脉冲移动。讨论了闭环伺服数控系统的数学模型,对闭环伺服系统的动态、静态性能进行了详细的分析,该研究结果为提高数控加工的控制精度提供了理论基础。     

数控位置伺服系统控制策略研究

针对高速高精度加工技术对数控位置伺服系统的控制性能提出的更高要求以及现行位置伺服控制方法存在不足的问题,提出了一种基于模糊推理的广义预测控制方法。首先采用网格搜索算法和递推最小二乘法相结合的思想对伺服控制系统的模型结构和模型参数进行辨识;然后将广义预测控制方法作为数控位置伺服系统的控制策略,运用模糊逻辑推理对反馈偏差进行非线性在线校正,克服了传统的广义预测控制对CARIMA模型进行线性控制的缺点;最后通过MATLAB仿真和施耐德十字平台实验验证了该方法具有很好的控制性能和鲁棒性。该方法为高速高精度数控机床的位置伺服控制系统提供了一种新的思路。     

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。     

基于机电耦合的数控铣滚齿复合加工动力学仿真

数控机床机电耦合动力学模型是一个非线性、强耦合的系统,其建模与仿真技术是数控机床动态性能分析的难点,针对数控铣滚齿复合机床的垂直进给伺服系统,以三相永磁同步伺服电动机理论模型为基础,在ADAMS和MATLAB中建立包括伺服电动机、控制系统和机械系统的伺服系统机电耦合动力学模型,并对三环PID控制参数进行了整定。仿真结果表明,伺服驱动系统具有准确性、快速性和稳定性,在此基础上还分析了控制系统、机械系统和切削载荷对机电耦合系统动力特性的影响。     

模糊PID控制在伺服系统中的应用

针对高速数控机床的应用需求越来越多,以交流永磁同步直线电动机为驱动元件的高速伺服系统是最为有效的解决途径。以数控机床直线交流伺服系统为研究对象,首先进行了主回路及配电的设计,然后对其中主要部件进行选型。然后针对核心部件永磁同步直线电机建立电流、速度、位置三闭环的PID控制模型,应用PID优化理论及模糊自适应理论,对PID参数进行整定优化,并用MATLAB/SIMULINK进行动态仿真、计算,仿真结果表明采用上述方法提高了数控机床交流伺服系统设计整定的效率和精度、改善了系统动态响应性能。     

双闭环进给伺服系统动态性能研究

以自行研制的微铣削数控机床的双闭环进给伺服系统为对象,对其动态性能进行了研究,采用PID及前馈复合控制方式对角位移伺服环及线位移伺服环进行了调整,有效地提高了系统动态响应性能.     

五轴联动机床联动精度检测及优化方法

提出一种五轴数控机床联动精度快速检测方法:通过特殊检测轨迹下RTCP检测机床联动精度,依据刀尖点误差轨迹分析并溯源与其他驱动轴不匹配的驱动轴,通过优化驱动轴伺服系统参数提升五轴机床联动精度。通过对比优化前后标准检验试件——S形试件的试切质量,验证了该方法的有效性。     

基于静态频率曲线测试的数控机床伺服参数优化

数控机床经过长期运行后,其机械性能会发生变化,若伺服参数没有进行相应优化,则会直接影响机床的加工性能,导致加工精度下降。为了抑制各伺服轴的共振并提高伺服系统的速度环增益,在对伺服控制原理进行分析的基础上,借助伺服调试软件SERVO GUIDE,基于静态频率曲线测试来进行速度环增益等伺服参数的优化,从而指导技术人员快速高效地开展伺服参数优化工作。测试案例表明,该方法能够在抑制共振的基础上有效地提高伺服系统的响应性。     

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。     

五轴联动数控铣床双转台进给系统设计与仿真

在五轴联动数控机床加工过程中,加工点的切削速度与切削角度不规则地变化。为了获得加工过程的动态数据,利用三维造型设计软件(Creo Parametric)对五轴联动双转台进给系统进行设计、建模与运动仿真。通过Creo Parametric的仿真模块,模拟机床加工时进给系统的实时动态特性,获得刀具与工件之间的相对切削速度、动态铣削力矩、蜗杆所受最大轴向力等,验证了电机和关键轴承选型的正确性,使五轴联动双转台进给系统的可靠性大大提高。