新型直线电机数控方法研究

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1、国防科学技术大学研究生院学位论文摘要本文针对活塞加工过程中的实际需要，采用科尔摩根永磁无刷直线电机进行了新型直线进给单元的设计和研究。在活塞异形外圆车削数控机床中，微进给机构既是重要的进给元件，也是对工艺系统误差进行动态、静态补偿的关键元件。目前，开发研制高频响、大行程的微进给机构已经成为异形外圆车削技术的研究方向之一，本课题的研究无疑具有重要的意义，其主要内容如下：1．简述了课题的背景和课题研究的目的意义：介绍了直线电机在机床上的应用、国内外的发展动态，以及直线电机控制理论方面的一些内容。2．设计了直线伺服进给单元相应的机构，并根据实际加工情况对其进行了校核。校核结果表明直线进给单元刚

2、度足够，可以满足实际加工的要求。3．对电机进行理论建模，并采用伺服之星驱动器、光栅尺、GT400运动控制器搭建了基于PC的闭环控制系统，确定了控制思路。在该系统的基础上，对系统闭环控制问题作了较深入的研究，分别对PI控制、PDFF控制和极点位置控制进行了分析研究，仿真试验结论表明，速度环采用PI控制可以取得较好的控制效果。4．分析解决了电机的飞车问题，在此基础之上，分别作了系统的阶跃响应试验、定位精度实验、频响分析实验等。通过试验验证了控制思路，达到了课题伊始提出的快速性、稳定性、准确性等一些指标，但是进给单元所能达到的频响和预期目标之间还有一定的距离。5．对PID参数模糊自整定进行了探

3、讨，设计了PID参数自整定模糊控制器，并对其进行了仿真，仿真结果表明可以实现实时优化控制器参数，改善系统的动态性能。本课题的研究表明，受到电机性能和结构的限制，科尔摩根永磁无刷直线电机应用于活塞数控机床的直线进给单元具有一定的困难，课题只是做了初步的工作，要真正用到活塞加工中，还要做的工作还很多，仍须不懈的努力。关键词：活塞、直线电机、PID控制、模糊控制第1页国防科学技术大学研究生院学位论文ABSTRACTInthispaper，anewtype1inearcuttingfeedunitusingKollmorgenPermanentMagneticBrushlessLinerMoto

4、risdesignedforthepurposeofthepracticalneedofthepistonmachining．TodevelopthehighfrequencyresponseandlargetravelCUttingfeedunitiSadirectionoftheirregularsurfaceturningtechnology．Thereforetheprojecthasrealisticsignificance，anditincludessuchcontentsasf0110WS：1．Givesabriefdepictabouttheaimandbackgroun

5、doftheproject．IntroducesthedomestiCandoverseastrendsoftheapplicationOnmachiReofthe1inearmotorandthetechnicalaspectrelatedcontroltheory．2．Aproof—testiSdoneafterdesigningthelinearcuttingfeedunit．ThereiSenoughstiffnesstOsatisfytheneedofpracticalmachining．3．Aclosed100pcontrolsystembasedOilPCiSbuilt．T

6、hetheorymoduleofthemotorprovidesbasesforthefurtherresearch．TheresultofSimulatiOnindicatesthatthePIcontrolarithmetiCcansuitthedemandofthevelocityloop．4．Someexperimentssuchasorientprecision，step—response，andfrequencycharacteristiCanalysiSiSdoneonthebaseofsuccessfullYsolvedthegallopingproblem．Someta

7、rgetsaboutthecontrolsystemsuchaScelerity、accuracy、dynamiccharacteristiChavebeenreached．5．Discussesthedesignofthefuzzyself—tuningofPIDparameter．Theoreticanalysis，simulationandexperimentalresultsareincludedtoshowthehighp