六自由度虛擬軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制的研究.pdf

1、虛擬軸機(jī)床具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度大、承載能力強(qiáng)、位置誤差不積累等特點(diǎn),在應(yīng)用上與串聯(lián)機(jī)床成互補(bǔ)關(guān)系,現(xiàn)已成為機(jī)床領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),并在機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究上取得了大量成果,而對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的研究非常少.然而,虛擬軸機(jī)床結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化所導(dǎo)致的控制困難已嚴(yán)重阻礙了其發(fā)展進(jìn)程,成為亟待解決問題.該文以目前主要存在的滑塊式和Stewart平臺(tái)虛擬軸機(jī)床為研究對(duì)象,從尋求實(shí)用、便于實(shí)現(xiàn)的控制策略角度出發(fā),對(duì)其運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行了研究.該文首先介紹了虛擬軸機(jī)床的

2、發(fā)展概況、研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景,然后對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、直線伺服系統(tǒng)模型進(jìn)行分析,針對(duì)目前動(dòng)力學(xué)模型過于復(fù)雜或完全從機(jī)構(gòu)學(xué)角度建立不便于控制的問題,提出了簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的控制思想,即將虛擬軸機(jī)床的動(dòng)力學(xué)方程反解所確定的各桿受力(矩)視為電機(jī)的可變負(fù)載力,以桿長(zhǎng)伸縮量或滑塊位移為伺服系統(tǒng)輸出,從此構(gòu)成位置閉環(huán),實(shí)現(xiàn)軌跡跟蹤控制.在建立了模型的基礎(chǔ)上,該文針對(duì)單滑塊控制系統(tǒng)要受到其它滑塊及負(fù)載擾動(dòng)的影響,采用H<,∞>控制方法設(shè)計(jì)的H<,∞>

3、控制器與傳統(tǒng)IP位置控制器結(jié)合,使得系統(tǒng)具有IP位置控制器和H<,∞>控制的雙重優(yōu)勢(shì),有效地抑制了變化擾動(dòng)對(duì)位置輸出的影響,仿真結(jié)果表明該方法大大提高了系統(tǒng)的魯棒性;該文提出的另一種方案是將桿間的耦合作用和負(fù)載擾動(dòng)看作電機(jī)參數(shù)變化,利用觀測(cè)器進(jìn)行觀測(cè),從而將耦合的機(jī)床動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)解耦成為6個(gè)獨(dú)立的電機(jī)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng).對(duì)單桿系統(tǒng),位置和速度控制器由神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)輸出為產(chǎn)生理想加速度所需的電流,實(shí)現(xiàn)了加速度的跟蹤控制,提高了動(dòng)平臺(tái)的軌跡跟蹤