自由曲面柔順研拋裝置的研制.pdf

1、縱觀國內外現有的自動化研拋技術研究與設備研制，無論是機器人還是數控機床對于研拋過程中的運動控制技術都比較成熟，而對于曲面研拋的力/位混合伺服控制所必需的核心技術—主動柔順控制技術，雖然得到了先進計算方法和現代控制理論的支撐，但很多仍處于理論研究和仿真階段，部分見報的研究成果，由于其控制策略較為復雜，對于曲面研拋的力/位混合伺服控制，仍然難以勝任。
　　針對以上問題，本文研制了一套基于氣壓傳動裝置的自由曲面柔順研拋工具系統(tǒng)，能與數控

2、銑床相集成，通過數控銑床對自由曲面的變化軌跡進行精確進給位移伺服，用氣壓傳動裝置準確控制任何姿態(tài)下研拋工具頭與工件表面之間的研拋壓力，從而實現了對研拋加工過程的力-位-姿解耦控制。
　　通過對工具系統(tǒng)的結構分析，以幾何方法建立了研拋頭擺角的數學模型；在確定設計變量、建立目標函數、確定約束條件后，得到了研拋頭擺角的優(yōu)化設計模型；利用 MATLAB編寫了優(yōu)化求解程序并進行了計算求解，得到了工具系統(tǒng)自適應角度的最優(yōu)解，使得工具系統(tǒng)具有了

3、更好的自適應能力。
　　通過MATLAB系統(tǒng)辨識工具對研拋力控制系統(tǒng)進行模型辨識，推導了系統(tǒng)的傳遞函數；在 MATLAB/Simulink中建立了控制系統(tǒng)的傳遞函數模型，通過對控制系統(tǒng)的性能分析，運用臨界比例度法和試湊法設計了PID控制器；并利用Simulink對無 PID控制和PID控制下系統(tǒng)的階躍響應性能進行了仿真實驗，使得系統(tǒng)的控制性能得以明顯改善。
　　基于LabVIEW數據采集系統(tǒng)，搭建了工具系統(tǒng)的實驗研究平臺。測