基于进给系统动态特性的速度前瞻规划方法研究

来源 :山东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hgs19741022
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数控进给系统作为数控机床的重要组成部分,对于加工速度与精度有重要的作用。进给系统与加减速参数的不匹配不仅会使运动部件产生振动,在高速加工中还会使加工零件产生误差。在加工中,较低的加速度会提高加工质量,但加工时间较长、效率低;较高的加速度会在短时间内加工完成零件,但加减速的突变会降低零件的加工质量。因此,研究数控机床柔性进给系统的动态特性与加减速参数具有重要的理论意义。本文以柔性进给系统为研究对象,通过建模、控制参数整定、加减速参数确定与仿真三个部分对问题进行研究。具体工作如下:(1)针对数控进给系统单惯量与双惯量不适用于高速加工中中频段薄弱环节分析的问题,提出了基于三惯量的柔性进给系统建模方法。由于影响进给系统动态特性的几个薄弱环节从低阶到高阶分布,并且高阶频率可以利用滤波器将其去除,而影响系统动态特性的两个低阶薄弱环节(联轴器、丝杠螺母副)频率相近。因此,为了研究两个最薄弱环节对柔性进给系统动态特性的影响,本文建立了进给系统三惯量的动力学模型。(2)针对柔性进给系统控制参数难以精确整定的问题,提出了基于机械传动系统特征参数的PI参数整定方法。由于常用的控制参数整定方法存在误差或者整定效率低,并且没有针对高阶系统进行整定的有效方法,因此本文基于根轨迹法和统计方法利用机械传动环节特征参数对速度环、位置环PI参数进行整定,并且推导出可以根据机械特征参数直接确定PI参数的公式,将利用公式计算的控制参数与根轨迹法、频域法对比,结果证明该方法极大的提高了数控机床进给系统控制参数的整定效率。(3)针对数控机床进给系统加减速参数与动态特性的不匹配导致系统振荡的问题,提出了一种基于进给系统动态特征参数来确定加减速参数的方法。根据方法推导了动态特征参数与直线、S曲线加减速参数的对应关系,利用Matlab以及Vc等软件编写的加工界面对直线加减速公式进行仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性,并且该方法还为后续研究中找到一种高效便捷的加减速方法奠定了理论基础。
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