X-Y數(shù)控平臺運動摩擦補償及邊緣跟蹤力控制研究.pdf

1、數(shù)控機床的性能是決定數(shù)控機床品質(zhì)的主要因素之一，本論文根據(jù)數(shù)控機床的性能發(fā)展方向開展研究，主要研究工作分為如下三個方面：數(shù)控機床高精度控制中的摩擦補償問題，數(shù)控機床智能化研究中的力控制研究，針對X-Y數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件編程及智能控制實驗研究工作。 摩擦環(huán)節(jié)的存在是導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化的主要因素之一，因此合理解決系統(tǒng)中存在的摩擦環(huán)節(jié)尤其是非線性摩擦環(huán)節(jié)的制約問題成為當(dāng)前的研究熱點。針對摩擦補償研究主要完成兩方面工作：基于摩擦模型的摩擦

2、補償和非模型的摩擦補償。在基于摩擦模型的摩擦補償中，選用具有代表性的靜態(tài)指數(shù)模型和動態(tài)LuGre模型進行補償研究，利用Backstepping方法，設(shè)計了摩擦補償器，抑制了摩擦影響，并保證在模型參數(shù)發(fā)生變化時，仍然保持很好的補償效果。摩擦是一種尚未解明的物理現(xiàn)象，很難獲得準確的摩擦模型。非模型的補償方法將摩擦作用視為外界擾動影響，利用魯棒自適應(yīng)控制策略將摩擦視為有界擾動，通過自適應(yīng)律，不斷學(xué)習(xí)不確定性上界，進而削弱摩擦等不確定性因素的影

3、響。另一種方法是利用模糊系統(tǒng)不需要系統(tǒng)精確數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點，利用模糊系統(tǒng)逼近摩擦擾動作用，通過自適應(yīng)模糊在線學(xué)習(xí)摩擦特性，根據(jù)相對速度有效估計摩擦力并加以補償。使系統(tǒng)同時具有自適應(yīng)在線學(xué)習(xí)和模糊非線性處理的能力，進一步提高系統(tǒng)品質(zhì)。 系統(tǒng)在加工過程中必然要與工件相接觸，則必然有力產(chǎn)生，如果對這種作用力控制不當(dāng)，不僅達不到控制要求，還可能使主軸刀具與工件間產(chǎn)生過強的碰撞而導(dǎo)致工件損壞，甚至還可能造成機床系統(tǒng)本身的損傷，因此，這時對作

4、用力的控制是至關(guān)重要的。針對系統(tǒng)中存在不確定性情況下邊緣跟蹤力控制問題提出了三種控制方案：提出利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)補償系統(tǒng)不確定性因素的影響，力控制回路采用自適應(yīng)模糊控制。當(dāng)系統(tǒng)主軸刀具與剛度變化范圍較大的工件接觸時，具有適應(yīng)能力。仿真結(jié)果表明該方案對力和位置的控制具有良好的魯棒性和跟蹤能力；提出自適應(yīng)模糊與CMAC并行的力控制方法，CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器實現(xiàn)前饋控制，實現(xiàn)被控對象的逆動力學(xué)模型，自適應(yīng)模糊控制器實現(xiàn)反饋控制，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性

5、，且抑制擾動。這樣使主軸刀具與工件接觸時，具有較強的適應(yīng)能力；提出一種基于模糊CMAC的力/位置模糊自適應(yīng)控制方案，在控制初期，反饋控制器FC起主要作用，模糊CMAC通過FIE的輸出信號不斷得到訓(xùn)練，最終取代反饋控制器，這種控制策略學(xué)習(xí)與控制同時進行，完備性好，避免了采用直接反饋誤差進行訓(xùn)練可能造成的過飽和調(diào)整問題。 基于WINDOWS操作系統(tǒng)，利用VisualC++語言編制了控制軟件，利用開放式運動控制卡，采用模塊化設(shè)計思想，