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)控機床品質的主要因素之一，本論文根據數(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，利用魯棒自適應控制策略將摩擦視為有界擾動，通過自適應律，不斷學習不確定性上界，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，通過自適應模糊在線學習摩擦特性，根據相對速度有效估計摩擦力并加以補償。使系統(tǒng)同時具有自適應在線學習和模糊非線性處理的能力，進一步提高系統(tǒng)品質。 系統(tǒng)在加工過程中必然要與工件相接觸，則必然有力產生，如果對這種作用力控制不當，不僅達不到控制要求，還可能使主軸刀具與工件間產生過強的碰撞而導致工件損壞，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：提出利用神經網絡學習補償系統(tǒng)不確定性因素的影響，力控制回路采用自適應模糊控制。當系統(tǒng)主軸刀具與剛度變化范圍較大的工件接觸時，具有適應能力。仿真結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；提出自適應模糊與CMAC并行的力控制方法，CMAC神經網絡控制器實現(xiàn)前饋控制，實現(xiàn)被控對象的逆動力學模型，自適應模糊控制器實現(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，具有較強的適應能力；提出一種基于模糊CMAC的力/位置模糊自適應控制方案，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練，最終取代反饋控制器，這種控制策略學習與控制同時進行，完備性好，避免了采用直接反饋誤差進行訓練可能造成的過飽和調整問題。 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，采用模塊化設計思想，