2017年5月23日

龍門加工中心雙驅系統的同步控制

海天精工加工中心鉆攻中心前言：在長行程、高精度、超重型龍門精工加工中心的各種結構形式中，雙電動機驅動方式得到了越來越多的應用。這種結構的優點在于可以使加工中心獲得較高的結構剛性和較好的動態性能。但是由于龍門加工中心滑枕和刀架的移動會使龍門機構形成非對稱結構和非對稱負載，會導致兩軸動態特性有差異，從而使雙驅動系統產生同步誤差，影響加工精度，嚴重時甚至會使兩軸互相拉扯，破壞加工中心。如果能夠從剛度、阻尼以及質量等影響機械系統動態特性的基本因素出發，建立精確的雙軸同步系統模型，找到影響同步精度的主要因素，對于雙軸同步驅動控制系統的設計以及雙軸同步誤差補償算法的研究，都具有非常重要的意義。龍門式雙驅動結構同步控制的研究越來越受到國內外學者們的重視。Ivdn等[1]針對雙驅龍門式工業機器人，提出了基于模型解耦的同步與反饋控制實現了模型的解耦控制；程瑤等[2]從質量、阻尼和剛度等基本因素出發，分析了動梁式龍門加工中心同步系統的不同步誤差的影響因素，得到了這些因素對同步性能的影響規律；何王勇[31以雙滾珠絲杠同步驅動為研究對象，利用有限元結合集中參數的方法，由拉格朗日方程推導出雙滾珠絲杠同步驅動軸的動力學模型，為同步控制提供了參考模型；Lin等[4]針對龍門式雙驅定位平臺，提出了基于三自由度動態模型的非奇異終端滑模智能控制方法，該方法綜合使用模糊邏輯理論和遞歸神經網絡方法以及非奇異滑模變結構控制，解決了雙驅系統非線性和參數不確定性的控制問題；陸世榮等[5]提出了雙伺服電機同步運行的最優控制策略，該控制方法基于線性二次型調節器的性能指標設計了最優控制器，并采用轉矩擾動觀測器進行前饋補償以克服突加負載對系統的影響，實現了系統良好的同步性能和抗干擾性。以上學者都只注重雙驅動同步控制算法的研究，對雙驅動系統模型尤其是雙軸耦合模型沒有作詳細分析，沒有考慮負載的移動以及強干擾力對同步精度的影響。本文以ZK5540A龍門精工銑床為例，根據動梁式龍門精工加工中心的結構特點及運動特性，將龍門加工中心雙驅動系統的龍門機構的運動分為平移和旋轉兩部分，然后根據拉格朗日方程，建立雙軸機械耦合模型。按照設定點協調控制方法[6]建立雙驅動系統模型。為降低干擾對雙驅動系統同步性能的影響，設計干擾觀測器，對干擾進行補償，提咼系統的抗干擾性。最后，通過仿真驗證了本文所提出的同步控制方法的可行性。1雙驅動系統模型龍門精工加工中心雙驅動系統（圖1)由電氣伺服系統和機械伺服系統組成。機械伺服系統包括龍門機構和傳動裝置，兩運動軸通過龍門機構實現耦合；電氣伺服系統包括驅動電機、反饋裝置和控制器。驅動系統采用H相永磁同步電機，具體模型參照文獻[7-8]，本文主要是對龍門加工中心雙軸耦合部分和傳動裝置進行建模。龍門加工中心的機械描述一個典型的龍門機構如圖2所示。雙驅動系統中兩個伺服電機通過傳動系統驅動受靜壓導軌約束的滑座1和滑座2,滑座通過螺栓連接帶動龍門立柱和橫梁，橫梁上面安裝可沿Y方向滑動的滑枕和刀架，刀架承受切削載荷。理想情況下兩軸位移X, = X2，但是由于滑枕和刀架的Y方向移動，會使龍門機構的重心偏離幾何中心，這樣就會造成兩伺服軸動態性能的差異，加上強切削力的干擾作用，使龍門機構傾斜產生同步誤差。海天精工備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用！結束語：海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網絡，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！

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