【摘 要】
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随着伺服进给系统使用年限的增长,其机械传动装置的老化会带来诸如连接刚度下降、磨损等问题。这些问题轻则会导致系统的摩擦越来越明显,重则会引起系统的谐振现象,最终使得
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随着伺服进给系统使用年限的增长,其机械传动装置的老化会带来诸如连接刚度下降、磨损等问题。这些问题轻则会导致系统的摩擦越来越明显,重则会引起系统的谐振现象,最终使得高精度伺服进给系统的使用性能大大下降,不能够满足实际生产的需要。因此研究伺服进给系统的精度补偿与交叉耦合控制技术,对提高伺服进给系统的精度具有很重要的意义。针对谐振引起的伺服进给系统精度下降的问题,分析其产生的原因,并使用陷波滤波器这种简便的方法对谐振进行抑制。由于谐振发生时,振动能量在谐振频率两侧通常不均匀分布,因此为消除振动能量分布不均带来的消极影响,设计中心频率不对称陷波滤波器,并对该陷波滤波器的关键参数:陷波中心频率、陷波带宽和陷波深度的设置方法进行详细说明。针对摩擦扰动导致伺服进给系统精度下降的问题,提出一种基于新摩擦模型前馈补偿的策略。该模型结合传统的Stribeck摩擦模型,在此基础上不仅考虑滚珠螺杆与螺母偏心引起的周期性转矩纹波干扰,还考虑高加速度启停时带来的摩擦滞后,扩展Stribeck摩擦模型的定义使之成为加速度、速度以及位移的函数,以充分描述伺服进给系统运行时的摩擦特性。分析系统多轴联动时轮廓误差的建模方法并设计交叉耦合控制器,通过该控制算法并结合扩展Stribeck摩擦模型的前馈补偿,在提高多轴联动时各轴动态性能匹配度的同时还减小了轮廓误差,从整体上提高系统运行时的精度。针对本文提出的陷波滤波器实现谐振抑制、摩擦前馈补偿提高单轴运动精度、交叉耦合控制算法减小多轴运行时的轮廓误差等方法,基于PMAC数控系统的开放伺服算法对其有效性进行了充分的实验验证。研究结果表明,所设计的伺服进给系统精度补偿与交叉耦合控制方法可以有效提高系统的精度。
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