【摘 要】
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虚拟轴机床具有刚度重量比大、响应速度快、环境适应性强等优点,在应用上与串联机床形成互补,逐步成为学术界研究热点。在高精度数控加工领域,随着虚拟轴机床机构学、运动学
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虚拟轴机床具有刚度重量比大、响应速度快、环境适应性强等优点,在应用上与串联机床形成互补,逐步成为学术界研究热点。在高精度数控加工领域,随着虚拟轴机床机构学、运动学、动力学方面研究成果的进一步发展,虚拟轴机床逐步显示其潜在优势。由于虚拟轴机床是一个高度复杂,强耦合的非线性系统,存在诸如参数误差、未建模动态误差、测量噪声以及不确定的外部干扰等不确定因素,此时传统的控制策略便难以达到其高精度控制要求。滑模变结构控制具有响应快、对参数和环境变化不敏感、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点,在虚拟轴机床控制中具有广阔的发展和应用前景。本文以6-PTRT虚拟轴机床为研究对象,从控制策略角度出发,提出了一种光滑无抖振滑模控制策略。虚拟轴机床高精度运动控制的研究,对推进虚拟轴机床产业化进程具有重要意义。
本文首先介绍了并联机构的起源与应用,及其在工业生产领域中的应用一虚拟轴机床的研究现状与发展趋势,然后针对本课题所研究6-PTRT虚拟轴机床进行运动学分析及推导其运动学逆解,选择“工控机+多轴运动控制器”的控制模式构建了6-PTRT虚拟轴机床的开放式硬件平台,设计其软件结构并实现了关键模块的开发。本文针对目前虚拟轴机床动力学模型过于复杂或完全从机构学角度建立不便于控制的问题,选择了基于运动学模型的控制策略,利用所设计的光滑滑模控制算法对虚拟轴机床进行高精度轨迹跟踪研究,仿真试验结果验证了本文所设计的光滑滑模控制算法在虚拟轴机床高精度控制中的有效性及可行性。
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