论文部分内容阅读
极坐标数控镗铣钻机床采用回转运动加上X、Z两个方向直线进给形成极坐标插补联动，实现了经济型机床作大直径复杂孔系与环形复杂曲面的加工。数控回转工作台是极坐标数控镗铣钻机床实现回转运动的关键功能部件，其动态性能直接影响该机床整机的加工精度和稳定性。因此，通过对数控回转工作台的机电动态特性参数进行研究与分析，可以进一步优化极坐标数控镗铣钻机床的整机性能。
数控回转工作台进给伺服系统的三环PID调节控制器的设计关系到数控回转工作台的动态和稳态性能。运用矢量控制原理建立三相交流永磁同步电机的数学模型；通过对交流伺服系统三环(电流环、速度环、位置环)PID控制器进行设计整定，分别得到电流环、速度环、位置环调节器的传递函数，针对极坐标数控镗铣钻机床C轴伺服系统运用MATLAB软件进行三环PID调节器的时域和频域性能仿真分析，仿真结果表明，在不考虑数控机床的机械部分时，系统具有较好的动态特性。
数控回转工作台的机械传动系统包括齿轮传动副、蜗轮蜗杆副。根据机械动力学原理建立该系统的动力学方程，利用拉氏变换得到系统的传递函数，与伺服系统模型结合得到数控回转工作台进给伺服系统的机电仿真模型。
采用以MATLAB为基础的动态分析设计方法，分析数控回转工作台进给伺服系统的动态特性，得到系统的时间响应曲线和频域特性曲线，研究了系统频率、阻尼、传动间隙对系统的影响；以ITAE、IST2E、GISE准则为指标函数对该系统进行参数优化，比较分析得出GISE准则对于系统参数优化结果较理想，可以获得更好的性能。