FxMx力-位混合伺服两轴插补数控工作台的设计【文献综述】

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1、毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化Fx/Mx力-位混合伺服两轴插补数控工作台的设计摘要：当今世界数控技术及装备趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在我国对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,其技术范围覆盖很多领域。两轴插补数控工作台是一种可以实现

2、控制速度的进给和力的大小的工作台，它常被使用于各个领域，可提高加工效率，完成工艺，它主要由驱动装置、传动装置、辅助装置、工作台等部分组成。在现实生活中发挥了越来越重要的作用。这个课题主要研究在X方向具有力伺服、在X方向具有力矩伺服功能的数控工作台。关键字：数控技术；插补；数控工作台；1　Fx/Mx力-位混合伺服两轴插补数控工作台的设计课题研究的历史和现状Fx/Mx力-位混合伺服两轴插补数控工作台的发展有了很长的历史，随着科技的进步，人们提出了很多的设想方案，并且一步步走向成熟。刚开始具有代表性的Mason，Paul，Raibert，Craig和Mills等人的研究

3、可以看出力／位混合控制的提出有一个过程。他们认为力，位控制的最佳方案是以独立的形式同时控制力和位置．理论上力自由空间和位置自由空间是2个互补正交子空间，在力自由空间进行力控制，而在剩余的正交方向上进行位置控制此时的约束环境被当作不变形的几何问题考虑，因而也有人狭义地称为约束运动控制。1981年Raibert和Craig在Mason的基础上提出力／位混合控制，即通过雅可比矩阵将作业空间任意方向的力和位置分配到各个关节控制器上，可这种方法计算复杂。为此H．Zhang等人提出了把操作空间的位置环用等效的关节位置环代替的改进方法，但必须根据精确的环境约束方程来实时确定雅可

4、比矩阵并计算其坐标系，要实时地用反映任务要求的选择矩阵来决定力和位控方向。6随着时代的进步，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。作为数控机床重要组成部分的伺服系统，随着新材料、电子电力、控制理论等相关技术的发展，经历了步进伺服系统到直流伺服系统再到今天的交流伺服系统的过程。交流伺服技术的日益发展，交流伺服系统将逐步全面取代直流伺服系统。我国数控技术起步于1958年,近50年的发展历程大致可分为三个阶段：第

5、一阶段从1958年到1979年,即封闭式发展阶段。在此阶段,由于国外的技术封锁和我国的基础条件的制,数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期,即引进技术,消化吸收,初步建立起国产化体系阶段。在此阶段,由于改革开放和国家的重视,以及研究开发环境和国际环境的改善,我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间,即实施产业化的研究,进入市场竞争阶段。纵观我国数控技术近50年的发展历程,特别是经过4个5年计划的攻关,总体来看取得的成绩还是显著的。通过多次的设计与改进

6、，有了比较成熟的设计方法，在Fx、Mx力位混合伺服两种插补数控工作台的设计中，可以尝试在X轴方向上同时实现力和力矩的同时控制，目前，最成功且接近实用的数控工作台柔顺控制策略是力、位混合控制。这种策略是将所给的任务空间划分成了两个正交的子空间，这两个子空间分别是力控制子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／位混合控制的策略与传统的阻抗控制策略有很多差别，传统意义上的阻抗控制是一种间接控制力的方法，它的主要核心思想是把力误差信号变为位置环的位置调节量，即把人为的输入控制器的输入信号并且加到位置控

7、制的输入端，通过位置的调整从而来实现力的控制。力／位混合控制方法的核心思想是分别用不同的控制方法对力和位置直接进行了控制，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。２　对本课题的历史和现状研究的总结我国基本国情的角度出发,以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向,以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标,用系统的方法,选择能够主导216世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容,实现制造

8、装备业的跨