UMAC伺服同步控制技术在轨迹制孔上的实现

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1、学术论文RESEARCHUMAC伺服同步控制技术在轨迹制孔上的实现刘建东1，张云志1(中航工业北京航空制造工程研究所，北京100024)【摘要】根据轨迹制孔设备的结构特点和工艺需求，设计研制了一套基于IMAC多轴运动控制器的轨迹制孔控制系统。阐述了uMAC多轴运动控制器的硬件调试系统搭建、软件的应用和设计方法，同时重点介绍了虚轴同步技术在轨迹制孔控制系统中的应用，通过运动控制并给出了测试记录和制孔试验，验证了基于l『MAc的伺服同步控制技术在多轴运动控制器在轨迹制孔设备中的实际应用效果的有效性。关键词：轨迹制孔；多轴控制；虚轴同步RealizationofUM渔CSerVoSy

2、nchronizationControl’I’echniqueinorbitalDrimngEquipmentL砌Jiandon91，Zm蛾GYullzhil(AⅥCBeijingAemnauticalM籼fac嘶ngTectlIlologyResearchInStitIltc，Beijing100024，China)【ABSTRACT】Accord．mgtonles缸uctumlcharacteristicsandprocessrequnmentsoforb妇ldrillingequipment，desi盟edonesetoforb妇l嘶llingequipmentcon仃o

3、lsystemb嬲edonUMACmulti—a)【ismotioncon廿01ler．In们ducedthehardwaresystemaIldtlleso脚aredes睁m劬odofIMAcmulti嗽ismotioncon仃oller，aIldin仃oducedmeapplicationof呷chro—noustechnologyofvirtuala)【isiIlmeorbitaldrillingcon昀lsystem．Throughthemotioncon仃oltestaIld拍llingexperi-ment，toved匆thee虢ctivenessofthesync

4、hroniZationcon仃oltechllolog)rb舔edonUMACseⅣosysteminorbitaldrill—ingequipment．Keywords：0rb砌drilling；Multi—a)【ism砸oncon仃ol；SynchronizationofVmalaXisDoI：10．16080／i．issnl671—833x．2016．08．100伺服电机同步联动要解决的关键问题是确保运行过程中每个联动电机的动态特性的一致性，以使得双轴系统的运行如同单轴系统一样。为此，双轴同步联动伺服系统需要使用同步联动的各种控制方法来达到各关联电机动态特性的一致性，双轴

5、同步联动伺服系统是一种强耦合性的非线性系统，因此其中存在着各种非线性因素，如饱和非线性、摩擦非线性等，如何通过控制理论来有效地消除这些非线性的影响，确保双轴同步运行过程中每个关联轴的动态特性的一致性，成为伺服控制技术研究领域中的热点。随着钛合金、碳纤维复合材料等在航空制造业中的大量应用，对航空装配中制孔的高效、高质量和高精度的加工需求也越来越高。轨迹制孑L技术由于采用了先进的结构和加工工艺，目前已经在国外一些著名飞机制造厂商的装配车间中使用。轨迹制孔技术不同于传统的制孔方式，采用了断续铣削的技术，一把刀具能在1个工序内完成对不同孔径的加工，既减少了换刀时间，又消除毛刺、脱层、剥

6、离、孔表面粗糙度等问题，大大提高了工作100航空制造技术·2016年第8期效率和制孔质量。本文根据轨迹制孔设备的结构特点和制孔工艺需求运动机理和控制要求，要求控制系统应具备伺服控制、多轴同步控制、通过现场总线与上位机数据交换等功能。本文介绍提出一种一种以uMAC运动控制器为核心的轨迹制孔控制系统，双电机同步联动控制系统，详细分析了符合系统要求的控制方案及其工作原理。该运动控制器系统具有功能强大、同步特性好、系统开放性高好和实时性强等特点，结配合安川伺服系统，能够完全满足完成轨迹制孔过程中的复杂运动控制。1UMAC简介uMAc是美国DeltaTau系统公司推出的一种可编程多轴运动

7、控制器，它是世界上功能最强，计算速度最快，质量可靠的运动控制产品之一。它采用Motor01a公司的DSP5630x系列处理器作为cPu，最多可控制32个伺服轴。它的速度、分辨率、带宽等指标远优于一般的控制器。伺服控制包括PID伺服调整和速度、加RESEARCH学术论文速度前馈控制，其伺服周期单轴可达60“s，二轴联动为“0us。uMAC具有开放平台，它可以同时执行多个运动程序和PLc程序‘”，并且各个任务能够按照优先级进行组织安排，使应用程序以最优化、高效、安全的运行。uMAC作为轨迹制孔系