【摘 要】
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数控机床伺服进给系统作为机床核心部件,其性能直接决定了数控机床的加工精度,而伺服进给系统惯量比及负载惯量的变化对系统控制性能及机械结构固有频率等方面具有重要影响。
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数控机床伺服进给系统作为机床核心部件,其性能直接决定了数控机床的加工精度,而伺服进给系统惯量比及负载惯量的变化对系统控制性能及机械结构固有频率等方面具有重要影响。论文以MCH63卧式加工中心各伺服进给系统为研究对象,研究主要内容包括:负载惯量对伺服进给系统控制性能的影响,负载惯量对伺服进给系统轮廓误差和双驱同步误差的影响,负载对进给系统动力学特性的影响,转动惯量辨识及控制参数整定等四个方面。首先分析了MCH63伺服进给系统各模块组成结构、控制方式以及运动特点,建立其数学模型,利用SERVO GUIDE软件分别测量得到进给系统两轴运动摩擦模型。在simulink中建立仿真控制模型,根据惯量匹配问题研究分析了不同惯量比下系统动态响应特性、抗干扰特性以及轮廓误差的变化规律,给出合适惯量比。其次基于双驱进给系统的机械结构特点,采用理论分析与仿真相结合的方式,分析了双驱进给系统同步误差的重要来源,并分析了不同负载惯量下进给系统同步误差的变化规律,通过测量不同负载惯量下Z轴进给系统同步误差,验证仿真结果的正确性。基于递推最小二乘法的理论方法,在算法中引入遗忘因子来提高其修正能力对系统转动惯量进行辨识。在此基础上将辨识结果反馈到系统控制器中,根据伺服电机数学模型的传递函数对控制器参数进行在线整定,仿真计算证明惯量辨识模块的准确性及参数整定方法的有效性。最后基于能量法,建立了双丝杠传动系统动力学模型,通过数值计算,研究了该进给系统工作台负载变化对其固有频率的影响规律。通过机床模态实验,测量工作台不同负载质量下其结构固有频率及模态振型,对计算结果的正确性进行了验证。
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