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《南京航空航天大学》 2001年
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电子齿轮箱关键控制技术及其应用研究

庄磊  
【摘要】: 电子齿轮箱具有传动精度高、传动比范围宽、调整方便等特点,可以代替机械传 动链实现准确的传动关系,在齿轮加工机床内联传动与其它要求同步运动的领域,电 子齿轮箱有着广阔的应用前景。本文对电子齿轮箱的系统结构、实现方法、伺服控制 及其在凸轮数控车削系统传动中的应用进行了全面、深入与系统的研究,主要研究工 作如下: 1.对电子齿轮箱与通用数控系统进行了比较分析,指出电子齿轮箱是一类特殊的数 控系统,根据实现原理与控制方式不同,将电子齿轮箱的结构分为基于跟踪控制 的主从式与基于定值控制的平行式;分析了电子齿轮箱传动精度及其影响因素, 说明了电子齿轮箱结构的选择原则。 2.对基于锁相环路同步控制原理的电子齿轮箱实现方法进行了研究,提出了空间分 割与时间分割相结合对运动信息进行处理的复合计数法,综合考虑了脉冲计数的 整数部分与非整数部分,提高了传动关系的处理精度,并扩大了可实现传动比的 范围;对提高运动检测精度进行了研究,利用误差均化原理,沿光电编码器圆周 对称布置双测头,消除了编码器安装偏心与倾斜对运动检测信号的幅值调制与频 率调制。 3.对电子齿轮箱实现非匀速比传动进行了研究,提出了位置函数控制与传动比函数 控制两种非匀速比传动关系的实现方法;对位置函数控制方式,分析了位置函数 曲线的插补与普通数控插补方法的区别,提出了插补斜率的概念与位置函数曲线 的预补偿插补方法;对非匀速比电子齿轮箱传动精度进行研究,得出了插补精度、 伺服系统动态性能指标与传动精度之间的关系;研究了非圆滚齿加工坐标联动的 非匀速比传动关系,列出了多种可以满足要求的电子齿轮箱传动方案。 4.分析了电子齿轮箱实现原理、系统结构与实际工作环境对伺服系统性能的要求, 为了提高电子齿轮箱伺服系统的动态与稳态性能、跟踪能力以及在参数变化与干 扰作用下系统的控制鲁棒性,有针对性地选择了PID控制、自适应控制、前馈预 见补偿控制与H_∞控制四种策略,对采用上述控制策略的电子齿轮箱性能进行了理 论分析与数字仿真研究。 5.将电子齿轮箱用于凸轮车削加工系统的传动,以伺服刀架取代了传统加工的靠模 装置,实现了刀具X方向直线运动与机床主轴转动的同步控制;设计了直线电机 直接驱动的伺服刀架及基于PC与DSP构成的上—下位机控制结构,采用DSP进 行实时控制以满足高速伺服需要;对凸轮加工过程的工艺特点与恒角度、恒速度 车削进行研究,提出了具有刀具摆动功能的伺服刀架与机床主轴变转速运动方案。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TH132.4;TG519.1

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【引证文献】
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1 张亚新;;P参数在低端数控铣床中铣削椭圆及椭圆弧的应用[J];赤峰学院学报(自然科学版);2013年10期
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1 陈就;刘丰林;徐晓刚;;三轴数控联动滚齿机YK3125总体设计[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
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