前言:
雙側(cè)電動(dòng)機(jī)同步驅(qū)動(dòng)是高速龍門(mén)移動(dòng)式數(shù)控加工中心龍門(mén)軸驅(qū)動(dòng)的典型結(jié)構(gòu), 它通過(guò)兩電機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng), 保證加工過(guò)程的張力和線速度同步. 在機(jī)械加工中, 龍門(mén)軸的控制精度直接影響加工中心的整機(jī)精度和制品的質(zhì)量, 減小同步誤差和提高同步效率是提高機(jī)床整機(jī)性能的關(guān)鍵. 但由于受到各種不確定性擾動(dòng)影響, 機(jī)床上的大型移動(dòng)部件如橫梁 主軸等并不總是形成對(duì)稱(chēng)受力和對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu), 造成兩軸的位移不能保持一致[1]. 這種位移的不一致性會(huì)降低同步進(jìn)給精度, 甚至破壞驅(qū)動(dòng)元器件. 因此高速運(yùn)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的雙軸同步控制不僅要保證單個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的高品質(zhì)控制, 還要解決雙軸間的耦合控制問(wèn)題.
目前廣泛使用的高檔數(shù)控系統(tǒng), 如德國(guó)Siemens 公 司 840D 法 國(guó) NUM 公 司NUM1060 日本 Fanuc150 /15 等數(shù)控系統(tǒng)均配置了同步功能. 傳統(tǒng)的主從動(dòng)控制模式因主動(dòng)軸不考慮從動(dòng)軸的干擾情況, 所以控制精度及響應(yīng)速度不高[2]. 普遍采用的差電流負(fù)反饋法, 通過(guò)對(duì)電流的差分和補(bǔ)償進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多個(gè)電機(jī)的同步控制. 但電流一致也無(wú)法保證各電機(jī)的力矩 速度完全一致. 國(guó)內(nèi)外學(xué)者在主從控制和交叉耦合控制兩大架構(gòu)基礎(chǔ)上, 先后采用魯棒控制 滑模變結(jié)構(gòu)控制等技術(shù), 希望設(shè)計(jì)出具有優(yōu)良性能的雙軸同步控制器. HSIEH 等[3]利用系統(tǒng)辨識(shí)方法確定了雙軸控制系統(tǒng)機(jī)械耦合部分的傳遞函數(shù).SRIVOTHA[4]以高速坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為例, 對(duì)雙軸同步控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與控制方法進(jìn)行了全面的研究. TEO 等[5]以 H 型移動(dòng)龍門(mén)式驅(qū)動(dòng)平臺(tái)為研究對(duì)象對(duì)平臺(tái)的定位精度進(jìn)行了自適應(yīng)控制策略的研究. YAO 等[6]人利用多變量辨識(shí)方法建立了雙軸同步控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型, 在該模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種同步控制器來(lái)減小位置和速度同步誤差. Tomi-zuka[7]將機(jī)械耦合部分的運(yùn)動(dòng)分解為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng), 極大簡(jiǎn)化了雙軸同步系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型. 華中科技大學(xué)何王勇等人[8]通過(guò)有限元結(jié)合集中參數(shù)法的方法研究了雙滾珠絲杠同步驅(qū)動(dòng)軸的動(dòng)態(tài)特性. 羅亞琴等人[9]在傳統(tǒng)的主從控制策略基礎(chǔ)上, 提出以轉(zhuǎn)矩為控制量的控制策略, 獲得了較好的同步性能和穩(wěn)定精度. 西安交通大學(xué)李玉霞[10]等對(duì)各結(jié)構(gòu)參數(shù)與雙軸同步誤差之間的定量關(guān)系進(jìn)行了研究. 馬躍[11]在主從式同步控制方法基礎(chǔ)上, 融合了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù), 實(shí)驗(yàn)證明該方案一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)主從式的不足. 許強(qiáng)強(qiáng)[12]在兩軸間加入變?cè)鲆娼徊骜詈峡刂破鳎_(dá)到了補(bǔ)償輪廓誤差的目的. 筆者在分析雙軸同步控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上, 結(jié)合單軸三閉環(huán)控制系統(tǒng)模型, 提出在偏差耦合控制方式下, 采用模糊 PID 控制算法對(duì)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的雙電機(jī)同步控制方案. 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明, 與普通 PID 控制算法相比, 該控制方案有著較好的同步控制效果和較高的同步控制精度.
結(jié)束語(yǔ):
(1)利用 id = 0 矢量控制方法對(duì) PMSM電流環(huán)進(jìn)行控制, 建立了電流閉環(huán)數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行等效簡(jiǎn)化, 在 Matlab /Simulink 環(huán)境下對(duì)電流環(huán)進(jìn)行整定計(jì)算與調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì), 仿真結(jié)果表明, id = 0 矢量控制方法有效地抑制電流環(huán)內(nèi)部干擾, 提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度.
(2)對(duì)比兩種控制算法的仿真結(jié)果可以看出, 與常規(guī) PID 控制算法相比, 采用模糊PID 時(shí),同 步 誤 差 由 8. 5 rad / s 降 為2. 1 rad / s, 系統(tǒng)的抗干擾性能 同步性能均優(yōu)于采用常規(guī) PID 控制算法時(shí)的性能.
(3) 筆者對(duì)異型石材車(chē)銑加工中心(HTM50200)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與數(shù)學(xué)建模將在偏差耦合控制方式下的模糊 PID 控制算法應(yīng)用于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái). 使用激光干涉儀對(duì)其 X 軸伺服控制精度的檢測(cè)與分析表明:使用筆者研究方法的 Y 軸雙軸同步控制精度能夠達(dá)到0. 01 mm, 滿(mǎn)足機(jī)床加工要求.
伯特利數(shù)控是一家集銷(xiāo)售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括:CNC加工中心、鉆攻中心、龍門(mén)加工中心、雕銑機(jī)、石墨機(jī)、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省東莞市,目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口,其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務(wù)!
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2024-11
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2024-11
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2024-11
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