FxMy力-位混合伺服两轴插补数控工作台的设计【开题报告】

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1、毕业论文开题报告机械电子工程Fx/My力-位混合伺服两轴插补数控工作台的设计一、选题的背景与意义在20世纪60年代以前，步进伺服系统是以步进电机驱动的液压伺服电动机或是以功率步进电机直接驱动为特征，伺服系统采用开环控制。步进伺服系统接受脉冲信号，它的转速和转过的角度取决于指令脉冲的频率或个数。由于没有检测和反馈环节，步进电机的精度取决于步距角的精度，齿轮传动间隙等，所以它的精度较低。而且步进电机在低频时易出现振动现象，它的输出力矩随转速升高而下降。又由于步进伺服系统为开环控制，步进电机在启动频率过高或负载过大时易出现“丢步”或“堵转”现象，停止时转速过高容

2、易出现过冲的现象。另外步进电机从静止加速到工作转速需要的时间也较长，速度响应较慢。随着数控技术的迅速发展，伺服系统的作用与要求越显突出，交流伺服电动机的应用也越来越为广泛。针对直流电动机的缺陷，如果将其里外作相应的调整处理，即把电驱绕组装在定子、转子为永磁部分，由转子轴上的编码器测出磁极位置，就构成了永磁无刷电动机，同时随着矢量控制方法的实用化，使交流伺服系统具有良好的伺服特性，其宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，使其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美。同时可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动

3、的要求。通过力-位混合伺服插补工作台的设计，可以使数控操作更快速、稳定、准确。通常的数控工作台，速度性好，但可能会有强烈的震荡；改善稳定性，精度虽好，控制过程可能过于迟缓。因此，对一些大中型企业而言，若由此数控工作台进行生产，将解决一些工件加工过程中的精度和自动化的问题。这样的工作台也具有一定的灵活性、通用性和经济性。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题伺服系统是以机械运动的驱动设备，电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能

4、，实现运动机械的运动要求。具体在数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、放大与调整后，由电动机和机械传动机构驱动机床坐标轴、主轴等，带动工作台及刀架，通过轴的联动使刀具相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户所要求的复杂形状的工件。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。目前，最成功且接近实用是用柔顺控制策略实现力、位混合控制。这种策略将任务空间划分成了两个正交的子空间即力控制子

5、空间和位置控制子空间，在力控制子空间中用力控制策略进行力控制，在位置控制子空间利用位置控制策略进行位置控制。力／位混合控制策略与传统的阻抗控制策略是不同的，阻抗控制是一种间接控制力的方法，其核心思想是把力误差信号变为位置环的位置调节量，即控制器的输入信号加到位置控制的输入端，通过位置的调整来实现力的控制。力／位混合控制方法的核心思想是分别用不同的控制策略对位置和力直接进行控制，即首先通过选择矩阵确定当前接触点的位控和力控方向，然后应用力反馈信息相位置反馈信息分别在位置环和力环中进行闭环控制，最终在受限运动中实现力和位置的同时控制。对工作台和y方向力的控制的

6、要求：(1)工作台可满足液压柱塞缸、弹簧的工作，具有良好的通用性。(2)加载台架采用的布置方式，可以减少了试验台的占地面积。(3)除特殊形式的液压缸需加辅助装置外，不受箱体和框架的限制，可装夹各种行程的液压缸。三、研究的方法与技术路线根据力-位混合伺服两轴插补数控工作台的现今状况，对数控工作台设计的可行性方案进行分析，避免出现可能出现一些现阶段尚未解决的问题。并根据学过的PLC和控制工程的课程合并总结，利用学过的课程处理设计过程遇到的问题。四、研究的总体安排与进度1-3 周：理解设计任务，收集资料；完成外文翻译；完成文献总数和开题报告；4- 7 周：总体结

7、构与主要零件设计；8 -12周：零件图纸绘制；13周：完成毕业设计说明书，准备答辩。参考文献[1]郑建荣编著.ADAMS—虚拟样机技术入门与提高[M].北京:机械工业出版社,2001[2]黄进.含摩擦环节伺服系统的分析及控制补偿研究:[博士学位论文].西安:西安电子科技大学,1998[3]杨萍.组合机床与自动化加工技术.淮南：淮南联合大学，1996[4]董景新、赵常德等编著.控制工程基础.北京：清华大学出版社，2007[5]许寥，王淑英．电气控制与PLC应用[M]．北京：机械_T业出版社，2005．[6]郑堤．数控机床与编程[M]．北京：机械工业出版社，2

8、005．[7]Kordonsky,V.I.,etal,Physic