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随着微电子技术和电机技术的迅速发展,高精度伺服进给系统在数控设备上的应用越来越广泛。伺服进给系统是高精度数控设备的核心部件之一,其工作速度和精度的高低直接决定数控设备的整体性能,因此,研发高速、高精度的数控伺服进给系统是研究高速、高精度数控系统的关键,也是提高数控设备精度和整体性能的重要途径。随着伺服驱动各个机电环节运行精度和速度的不断提高,伺服传动环节存在的各种不确定因素的干扰已成为影响整个数控伺服进给系统动态性能的主要因素,传统的单纯通过采取提高伺服驱动系统各个环节的精度来提高伺服进给系统的工作性能变的非常困难,因此,从综合提高数控伺服进给系统整体工作性能出发,研究探索适合的先进控制算法,实时调整系统的动态性能品质,对提高伺服进给系统的抗干扰性和系统的动态性能具有重要的意义。
考虑到研究内容的通用性和普遍性,本文以典型的数控伺服进给系统为分析研究对象,采用既能描述进给系统输入—状态—输出诸变量间的因果关系和系统的输入输出外部特性又能揭示系统内部结构和内部的运动状态的状态空间法,探索性地建立了数控伺服进给系统的机电耦合状态空间模型。针对数控伺服进给系统的多输入多输出不确定非线性和强机电耦合性,在综合状态观测器、小波神经网络和鲁棒控制优点的基础上,提出了基于状态观测器的数控伺服进给系统鲁棒自适应H∞智能控制方法,采用小波神经网络无限逼近技术实时检测由于系统内部不确定性和外部干扰形成的复合干扰,然后采用鲁棒自适应控制技术实时抑制这些干扰对系统工作性能的影响。
根据伺服进给系统在实际工作过程中的实际情况,利用MATLAB仿真软件和开放式X-Y两维数控进给实验台对所设计控制器的工作性能和抗干扰性能进行仿真和试验分析,仿真和实验结果表明,本文研究的数控伺服进给系统智能控制器对系统参数变化具有较强的鲁棒性和抗外界干扰的能力,且能够满足数控系统稳、快、准的性能要求。