数控机床交流伺服系统动态性能分析与参数整定技术研究

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1、数控机床交流伺服系统动态性能分析与参数整定技术研究AnalysisofDynamicCharacteristicsforACServoSystemandStudyonParameters·-Tuning学科专业：机械电子工程研究生：赵刚指导教师：章青副教授天津大学机械工程学院二零一零年六月，，。，，j，r；‰独创性声明㈣㈣㈣㈣栅YI87,11121Jtl7ilnl3iiiiii‘4Itilll，六，j、㈧川≈i‘{：．炎iI'J，?≯：j．，≯艾jj：本人织学师指持卜进{j：的研’：!：f1鞠l墩．f-t』

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7、研究，内容包括：1．建立交流伺服进给系统的数学模型，并采用PID控制策略，通过位置环、速度环与电流环来实现系统的全闭环控制。2．建立单轴伺服系统的Simulink仿真模型，并对其进行PID参数整定。在此基础上，不仅要研究不同系统参数(如：电机的转动惯量、机械装置的等效转动惯量、电机的粘滞阻尼系数、机械装置的等效阻尼系数等)对单轴伺服性能的影响，并对它们进行综合优化分析，而且还需研究工作台扰动观测器的性能及XZ双轴联动的仿真实现。3．在THA6350卧式加工中心上，对不同工况下的单轴及双轴联动伺服性能进行实验测试。研究数控系统中不同控制参数对伺服性能的

8、影响，并验证仿真模型的正确性与可靠性。4．分别以双轴联动的轮廓误差及轮廓误差与各单轴位置误差的综合为控制目标，通过基于遗传算法的单目标与多目标优化方法来实现对XZ双轴联动仿真模型的控制参数优化，并分析两种方法的优劣。总的来说，影响交流伺服进给系统动态特性的因素很多，要想达到理想的伺服状态，必须综合考虑各种因素间的相互匹配关系。然而，单轴的伺服性能最优并不能同时保证系统的联动性能同样达到最优，它们之间也存在着相互匹配与制约的关系。本文要在这方面进行大量的研究工作，并将所得到的结论作为工程实践的理论指导。关键词：数控机床全闭环交流伺服动态特性Simuli

9、nk仿真参数优化产◆厶、▲q◆‘ABSTRACTAsanimportanttoolofequipmentmanufacturingindustry,machinetoolhasalwaysbeenthefocusoftheChineseandoverseasscholars，especiallyforitsprecisionandcharacteristics．Thedynamiccharacteristicsofthefull-closedloopACservosystemareresearchedindetail．Thecontentofthis

10、papermainlyinclude：1．AmathematicalmodeloftheACservosystemisestablished．CombiningwiththePIDcontrolstrategy,thefull-closedloopcontrolsystemcanbeconstructed．2．AsimulationmodelofsingleaxisforACservosystemisestablished．Onthebasisofthesimulationmodel，ananalysisofthePIDparameterstunin

11、gismade．Notonlytheinfluenceofdifferentsystemparameters