升降速曲线对直线电机系统性能影响研究

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1、电气传动ZOIO年第4O卷第11期ELECTRICDRIVE2010Vo1．40No．11升降速曲线对直线电机系统性能影响的研究侯伯杰，周云飞，李小清(1．华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北武汉430074；2．郑州大学机械工程学院，河南郑州450001)摘要：对一次速度曲线升降速、二次速度曲线升降速、三次速度曲线升降速以及三角函数速度曲线升降速曲线进行了分析，并对后3种升降速曲线对运动控制系统加／减速时间、定位精度等性能的影响分别进行了研究。利用Matlab仿真证明二次速度曲线是目前最适用于高速高精直线电机运动控制系统的加／减

2、速曲线，并在带前馈的直线电机伺服实验平台上进行了验证实验。关键词：直线电机；升降速曲线；冲击；定位精度；高速高精中圈分类粤：TM359．4文献标识码：AResearchOilEffectsofAccelerating／DeceleratingCurvetothePerformanceofLinearMotorSystemH0UBo～iie～，ZHOUYun—fei，LIXiao—qing(1．StateKeyLaboratoryofDigitalManufacturingEquipmentandTechnology，HuazhongUniver

3、sityofScience＆Technology，Wuhan430074，Hubei，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，Henan，China)Abstract：Thelinearityspeedcurve(trapezoid)accelerating~decelerating(acc／dec)algorithm，thequadraticspeedcurve(S-shape)ace／decalgorithm，thecubicspee

4、dcurveacc／decalgorithmandthetrigonometricfunc-tionspeedcurveacc／decalgorithmwereanalyzed．Theeffectsofthelaterthreealgorithmstotheperformanceoflinearmotorsystemwerestudied．ItisprovedbyMatlabsimulationthattheS—shapeacc／decalgorithmisthemostsuitableforlinearmotormotioncontrolsy

5、stem．Thevalidatingtestsarecarriedoutinalinearmotorwith”PID+feedforwordcontrol”．Keyw0Hk：linearmotor；accelerating／deceleratingcurve；impulse；positioningaccuracy；highspeed／accuracy高其运动精度的必须。在普通CNC中广为采用1引言的一次速度曲线因为加减速开始与结束时均存在直线电机由于具有高速、高加速、高刚度、定加速度突变，会对系统产生较大的柔性冲击，缩短位精确等优点，正被日益广

6、泛地应用到生产、生活电机的寿命，且满足不了直线电机运动控制系统的各个领域[J]。尤其适用于需要高速、高精控制的高精度要求_2。的场合，如芯片加工、芯片检验、芯片切片、薄片焊本文分别对一次速度升降速曲线、二次速度接、高速精密数控加工、激光盘系统的定位等。(S曲线)升降速曲线、三次速度升降速曲线以及在普通的计算机数控(CNC)等伺服控制系三角函数速度升降速曲线进行了全面分析，对能统中，由于控制精度与运动速度都要求不高，一般消除柔性冲击的后3种加减速曲线对直线电机伺采用普通PID控制，其升降速方式采用一次速度服系统加／减速时间、位置定位精度等性能的影

7、响曲线(梯形曲线)即可满足要求。但对直线电机构进行了研究。利用Matlab仿真证明S曲线是目成的高速高精运动控制系统，由于高速高精的特前最适用于直线电机运动控制系统的加减速曲点使得其对冲击特别敏感，因此减小冲击成为提线，并在直线电机复合前馈PID伺服控制实验平基金项目：国家自然科学基金资助项目(50775088)作者简介：侯伯杰(1963一)，男，博士生，副教授，Email：hbj@zzu．edu．cn76堡．杰，等：升降速曲线对直线电机系统性能影响的研究电气传动2010年第40卷第11期台上进行了验证实验。力，从而产生很大的冲击，这种冲击称为

8、刚性冲击。若速度曲线连续，而仅是加速度有一些突变，2直线电机伺服实验平台介绍因突变为有限值，引起的冲击较小，故称这种冲击直线电机工作时，其动子受力主要