数控系统中高性能运动控制的应用研究.pdf

《数控系统中高性能运动控制的应用研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1期(总第131期)机械管理开发2013年2月No．1(SUMNo．131)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTFeb．2013数控系统中高性能运动控制的应用研究梅文涛，杨雪(天津渤海职业技术学院，天津300402)摘要：首先分析了高速高精度数控加工系统中高性能运动控制器在设计中存在的问题，然后根据当前高性能运动控制系统设计方法的发展现状，就今后高性能运动控制器的可能发展方向提出了建议。关键词：数控系统；高速加工；运动控制；开放式体系结构中图分类号：TG519．1

2、文献标识码：A文章编号：1003—773X(2013)01-0107-021研究背景轴联动以实现具体的性能指标，对于多轴协调指标的近十几年来，随着科学技术的迅猛发展，国外数控线性方面的研究已经较为成熟，Koren、Kulkarini以及机床技术发展很快，对高性能新型数控系统、高精度伺Tomizuka等人做出了重要贡献。Chiu在考虑非线性服控制技术与主轴驱动技术的研究均领先于国内，协调指标下对于相对一阶的系统提出了综合控制算因此从我国的实际出发，除必要的跟踪研究以外，应增法。以上算法的缺陷是忽略了

3、模型不确定性和外部大必要的人力和资金进行与其相关的关键设备和基础干扰的影响。2)基于提高单轴运动精度的方法：大理论的研究，这对我国机械制造水平以及为更高层次部分研究者将重点放在通过提高单轴的跟踪精度来的综合自动化的开发和对国民经济的发展均具有重要实现小的轮廓误差上，其中Lee的工作是此类方法的意义。代表。Umeno改进了Ohnishi提出的扰动观测器，使2运动控制研究现状得系统对模型不确定性更具鲁棒性；另一方面，为解新一代数控装置是实现高速度、高精度、高效率和决参数不确定性和非线性模型不确定性，Y

4、ao提出了高可靠性4个高性能指标的统一的整体。本文针对高自适应鲁棒控制方案。性能数控系统伺服控制器设计中一个重要研究方面高2．3两种高性能的运动控制系统性能运动控制在数控系统中的应用进行评述。2．3．1多传感器信息融合理论在加工中的应用现状2．1面临的问题多传感器信息融合(MSIF)是一个信息处理过程，高速高精度加工在实用之前面临两个难题，一个它将来自不同途径、不同时间、不同空间的传感器信息是在存在扰动、模型和参数不确定性的情况下设计高协调成统一的特征表达，以完成对某一对象和环境特性能的伺服控制器

5、【2】。传统的数控系统对机床的控制征的描述嘲。现代工业生产以综合、复杂、大型、连续主要采用经典控制论方法PID控制口，其具有结构简为其特点，采用了大量各式各样的传感器来监'2914和控单，使用方便和运行可靠等优点。但对系统中存在非制生产过程。MSIF与工业监测控制结合，将形成一种线性因素的控制问题PID控制器显得力不从心。由于新型的工业监测控制系统。传统数控系统的专有体系结构使得现代控制理论中的提高加工精度常用的方法有：基于提高机床精度自适应控制技术在系统的控制策略难中以更新，以至的避免误差技术和

6、基于消除误差本身的误差补偿技于实现自适应控制需要较高的成本和代价，而自适应术嘲。加工误差建模预报技术是提高加工精度、减少控制对控制性能的改善也不够显著，因此自适应控制加工误差、进行误差补偿的关键技术。国内外很多文没有成为机床控制中的主流技术。高速高精度加工的献对误差补偿进行了大量研究，提出了多种建立误差另外一个难题是实现高速加工过程和数控加工状态的补偿模型的方法，如三角关系法、有限元法、齐次坐标监控】。加工状态反馈信号主要来自于各类传感器，变换法和神经网络法等。有些文献利用神经网络或由于目前传感技

7、术的限制，要全面反馈加工状态信息小波神经网络rs进行了刀具状态监测，但因其大都是还不现实，特别是对于刀具状态和工件状态的测量，目针对某一种工件或加工方法，所采用的预报模型也大前还处于研究阶段。反馈能力的不足已严重制约了机都是基于大量历史加工数据的单一预报方法，切削条床控制智能水平的提高，所以用于测量刀具状态、工件件变化或历史数据少时，预报精度将下降，因此，结合状态、机床特性等加工要素的新型传感器技术以及利加工过程状态信息和历史加工数据建立具有自学习能用目前的传感器对上述状态进行软测量技术是机床智力

8、、较强的鲁棒性和自适应性的在线智能预报模型是能控制的一个重要研究方向。目前迫切需要解决的问题。‘2．2运动控制研究现状2．3．2数控系统开放式体系结构的研究简介轮廓精度决定了工件的尺寸精度，目前改善轮廓数控系统是一种专用的计算机系统，其发展自成精度的方案主要分为两类：1)基于多轴协调运动的体系，难于实现二次开发，特别是在分布式控制和柔性控制方法；运动控制系统中的基本问题就是要求多(下转第109页)收稿日期：2012—08—06作者简介：梅文涛(1985一)，男，山东人，助教，硕士，