面向高性能數(shù)控系統(tǒng)的誤差控制技術(shù)研究.pdf

1、高速高精度運(yùn)動(dòng)控制是現(xiàn)代機(jī)器制造工業(yè)的重要研究領(lǐng)域之一，是高速加工中心的核心，對(duì)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有十分重要的作用。本文針對(duì)高性能數(shù)控系統(tǒng)受外部擾動(dòng)、非線性、模型和參數(shù)不確定等因素造成加工誤差的情況，系統(tǒng)地研究了高性能運(yùn)動(dòng)控制在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，從單軸控制和多軸耦合控制兩個(gè)方面研究了誤差避免和誤差補(bǔ)償控制問題。
　　 在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)往往要求伺服系統(tǒng)即能對(duì)參考信號(hào)有良好的跟蹤性能，又能對(duì)干擾有較強(qiáng)的抑制能力。讓一個(gè)控制器

2、同時(shí)達(dá)到兩方面的最佳要求，這是難以實(shí)現(xiàn)的。在數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中，對(duì)跟蹤性能和抗擾性能要求都很高，都要達(dá)到最佳效果。因此迫切要求實(shí)現(xiàn)二自由度控制。即：使跟蹤性能為最佳的控制器參數(shù)和抑制擾動(dòng)特性為最佳的控制器參數(shù)的調(diào)節(jié)，能分別獨(dú)立進(jìn)行，不需要折中處理，使兩方面特性均達(dá)到最佳狀態(tài)。本文以二自由PID控制器設(shè)計(jì)和基于改進(jìn)內(nèi)?？刂频亩杂啥瓤刂破髟O(shè)計(jì)兩方面探討二自由度控制器設(shè)計(jì)。
　　 控制系統(tǒng)單獨(dú)的反饋控制已經(jīng)越來越難以滿足實(shí)際控制

3、的需求，因此前饋控制作為一種新型的控制形式單獨(dú)或與反饋控制控制一起以混合控制的形式應(yīng)用到工程實(shí)踐中。論文從伺服控制基本的三環(huán)控制結(jié)構(gòu)入手，結(jié)合前饋控制思想，提出了基于摩擦模型和切削力預(yù)測(cè)模型的前饋補(bǔ)償模型。
　　 在同步控制以及多軸協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域輪廓誤差(實(shí)際軌跡上的點(diǎn)到參考軌跡的法向距離)往往是比位置誤差(采樣時(shí)刻實(shí)際位置與參考位置之間的距離)更為重要的性能指標(biāo)。論文從簡(jiǎn)化的位置伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，討論了運(yùn)動(dòng)軌跡系統(tǒng)的伺服增

4、益設(shè)計(jì)與輪廓誤差的關(guān)系。定量給出了跟蹤誤差和輪廓誤差的關(guān)系，分析了軸特性與輪廓誤差之間的關(guān)系，得出一些有用的結(jié)論。并提出了基于模糊控制的輪廓誤差控制器設(shè)計(jì)方案。
　　 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)控制，同時(shí)作為本課題的技術(shù)載體，論文設(shè)計(jì)了一款基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制卡。為了突破DSP硬件對(duì)控制軸數(shù)的限制，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于CPLD的編碼器反饋電路。軟件方面設(shè)計(jì)了速度檢測(cè)算法、輸入信號(hào)數(shù)字濾波算法以及陷波濾波器等，這些軟件算法可以去除輸入信號(hào)的干擾