大型齒輪測量中心主軸系統(tǒng)辨識(shí)及PID自整定技術(shù)研究.pdf

1、大型齒輪在風(fēng)電、輪船和大型機(jī)械中具有廣泛的應(yīng)用。大型齒輪測量中心是實(shí)現(xiàn)齒輪綜合精度測量、保證齒輪精度并提高這些裝備性能的一項(xiàng)關(guān)鍵測量設(shè)備。大型齒輪測量存在測量范圍廣、負(fù)載變化大、誤差補(bǔ)償困難等問題，這些問題一直是齒輪測量儀器研究的難點(diǎn)，國內(nèi)始終沒有重大突破。本文針對(duì)大型齒輪測量中心研制過程中所遇到的主軸負(fù)載慣量變化導(dǎo)致控制性能變差的問題，進(jìn)行方法研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為大型齒輪測量中心的控制和軟件系統(tǒng)的完善奠定基礎(chǔ)。
　　本文對(duì)自主研制

2、的大型齒輪測量中心T150（哈爾濱同和光學(xué)精密儀器有限公司提供）的機(jī)械結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了介紹，在對(duì)高精度大負(fù)載主軸系統(tǒng)的電氣和機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行分析和簡化的基礎(chǔ)上，建立了主軸系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型；基于PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡，設(shè)計(jì)并搭建了T150齒輪測量中心主軸的電氣系統(tǒng)。
　　在對(duì)系統(tǒng)在線辨識(shí)技術(shù)和PID控制器參數(shù)整定技術(shù)方法研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)T150主軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于最小二乘法的主軸系統(tǒng)傳遞函數(shù)在線辨識(shí)方案；在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用

3、粒子群優(yōu)化算法計(jì)算PID控制參數(shù)，并對(duì)PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡的PID控制器參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)整定。
　　最后，實(shí)驗(yàn)基于T150型齒輪測量中心，通過伺服系統(tǒng)位置環(huán)閉環(huán)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)被控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型參數(shù)進(jìn)行了基于最小二乘法的辨識(shí)計(jì)算。通過電機(jī)開環(huán)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用最小二乘法系統(tǒng)辨識(shí)方法，驗(yàn)證了對(duì)被控系統(tǒng)辨識(shí)結(jié)果的有效性。在辨識(shí)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用基于粒子群優(yōu)化算法的PID參數(shù)整定方法對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行了整定，并將整定結(jié)果設(shè)置到實(shí)際系統(tǒng)中并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證