基于音圈式直線電機的位置伺服控制系統(tǒng)研究.pdf

1、為了滿足現(xiàn)代先進(jìn)制造與加工技術(shù)的需要，提高生產(chǎn)效率和改善零件的加工質(zhì)量，超精密加工現(xiàn)已成為高檔數(shù)控機床發(fā)展的一個重大趨勢，由于傳統(tǒng)的機床進(jìn)給系統(tǒng)存在傳動機構(gòu)而難以達(dá)到高精密位置控制的技術(shù)指標(biāo)。采用直線電機直接驅(qū)動的進(jìn)給方式，由于取消了一切中間傳動環(huán)節(jié)，作為一種“零傳動”進(jìn)給方式它可以克服運動方式轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)所帶來的不良影響，極大提高了機床的動態(tài)靈敏度和加工精度，在各類高速、高精加工設(shè)備中具有廣闊的應(yīng)用前景。但同時直線伺服系統(tǒng)運行時直接驅(qū)動負(fù)

2、載，從而增加了進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制難度。 本論文以音圈式直線電機位置伺服控制系統(tǒng)為研究對象。首先，在剖析音圈式直線電機基本工作原理和結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，建立其動態(tài)數(shù)學(xué)模型。并根據(jù)高速機床進(jìn)給系統(tǒng)伺服性能的要求和直接驅(qū)動的特點，搭建直線電機控制系統(tǒng)平臺。同時綜合考慮多種控制策略的優(yōu)劣，確定位置伺服控制的三環(huán)控制策略，明確各環(huán)調(diào)節(jié)作用。 其次，在以上研究的基礎(chǔ)上針對直接驅(qū)動這樣一個微進(jìn)給、低阻尼且有高精度要求的快速運動系統(tǒng)，綜合

3、考慮實用性、跟隨性和抗擾性能，設(shè)計了位置控制器。針對其中位置環(huán)對應(yīng)的比例調(diào)節(jié)速度和精度難以進(jìn)行參數(shù)協(xié)調(diào)控制的問題，提出了具有跟蹤性能好、抗擾性能優(yōu)和魯棒性強等特征的模型算法控制，建立多模態(tài)位置調(diào)節(jié)。通過理論分析和模型仿真，其結(jié)果顯示采用模型算法控制的位置伺服控制系統(tǒng)，具有良好的控制效果。 最后，在已經(jīng)搭建的直線電機控制系統(tǒng)平臺的基礎(chǔ)上，對本文所設(shè)計的位置控制器進(jìn)行實驗驗證。實驗結(jié)果初步驗證了該位置伺服控制系統(tǒng)在精密加工機床上應(yīng)用