多轴伺服进给系统的轮廓误差估计与控制研究

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1、硕士学位论文多轴伺服进给系统的轮廓误差估计与控制研究RESEARCHONCONTOURINGERRORESTIMATIONANDCONTROLFORMULTIAXIALSERVOSYSTEMS邵泳萁哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：TH112.5学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文多轴伺服进给系统的轮廓误差估计与控制研究硕士研究生：邵泳萁导师：楼云江教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH11

2、2.5U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONCONTOURINGERRORESTIMATIONANDCONTROLFORMULTIAXIALSERVOSYSTEMSCandidate：ShaoYongqiSupervisor：Prof.LouYunjiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：Sh

3、enzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要轮廓误差的大小是衡量加工质量的核心指标，因此生产加工过程中如何得到一个准确的轮廓误差值尤为重要。如今对于如何能在高速加工中仍然保持高精度的轮廓加工仍是亟需解决的问题。本文从轮廓误差估计方法以及轮廓控制方法的角度开展研究，以提高工业生产中工件的加工精度与加工效率。现有的轮廓误差估计方法种类繁多，但是对于各个估计方法的

4、适用范围并没有相对明确的说明。本文对现有的轮廓误差估计方法进行分析对比研究，通过仿真对比出各方法的优缺点，分析其适用范围。通过分析发现现有的轮廓误差估计方法只对极特殊的轮廓如圆形轮廓或直线轮廓才能计算出轮廓误差的准确值。对于其余期望轮廓现有的估计方法只能停留在估计的层面，基于现有轮廓误差估计方法的缺点，本文提出了一种基于平面二次曲线的轮廓误差计算方法。当期望轮廓超出平面二次曲线时，将该算法进行拓展。通过实时计算得到轮廓误差并将该值用于交叉耦合控制中，通过反馈实现对轮廓误差的闭环控制。本文设计的交叉耦合控制器的改进之处在于轮廓误差控制器的输入信息

5、不再是跟踪误差，而是当前时刻的实际点的位置信息，避免了跟踪误差引起的轮廓误差估计不准导致的加工效果变差。同时改进后的控制器降低了交叉耦合增益的求解难度。论文中还设计了基于轮廓误差的速度规划，这种方法主要是通过轮廓误差计算值实时对加工速度进行规划。通过对Bang-bang控制以及归一化控制两种方法的分析，最终对归一化方法进行实验验证。在加工速度上与低速加工相比，加工效率提高了35%，在加工质量上与高速加工相比，加工精度提高了38.9%。本文提出的速度规划方法实现了轮廓的加工精度与加工效率之间的平衡。关键词：轮廓误差；轮廓误差计算方法；交叉耦合控制

6、器；速度规划-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractContouringerrorisacrucialindexcharacterizingthesurfacequalityofthefinalproduct,itshouldbeeliminated.Andhowtoachieveanaccurancycontouringerrorestimatedvalue,hasalwaysbeenanimportantprobleminindustrialapplications.Thedissertationstudythecontouri

7、ngerrormethodandcontrolmethodtoimprovetheperformanceoftheindustrialsystem.Therearemanycontouringerrorestimationmethods,butthereisnotaclearinstructionfortheapplicationscopeofeveryestimationmethods.Accordingtosimulations,thisdissertationprovidesareferencetochooseasuitableconto

8、uringerrorestimationmethod.Throughtheanalysisoftheexistingcontouringerrores