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高速机床直线电机进给系统的模糊推理自校正控制

夏红梅  
【摘要】: 超高速加工技术不仅能减少切削时间,提高切削效率,同时还能提高加工精度和表面质量。在模具制造中,相对于传统的电加工方式,超高速加工不仅提高了模具加工速度和加工的表面质量,还进一步简化了加工工序。近几年来超高速加工的各项相关技术,如高速刀具材料、高速土轴、高速进给系统等都得到迅速发展,高速加工的应用范围也在不断的扩大,目前已广泛应用于航空工业、汽车制造工业、模具加工工业等领域。 高速进给系统是高速加工机床的关键技术之一。传统的滚珠丝杠传动方式有弹性变形大、响应速度慢、存在反向间隙、摩擦磨损等问题,难以达到更高的速度和加(减)速度。近年来新兴的一种并联机构进给系统,由于存在数控编程复杂、操作不直观和加工精度目前还不高等问题,还在进一步研究和发展之中。直线电机直接驱动进给系统具有速度、加(减)速度高、定位精度高等一系列突出的优点,有望成为21世纪高速加工机床的基本驱动方式。 本文以我校“GD-3型直线电机进给单元”为研究对象,以提高直线电机伺服控制系统的伺服精度和抗干扰能力为目标,采用理论分析和实验相结合的研究方法。论文首先建立了直线电机进给系统的数学模型,通过MATLAB仿真,研究了主要控制参数对系统动态特性的影响,并从理论上分析了影响系统稳定性的主要因素。通过实验,验证了仿真和稳定性分析的结论,找出了影响伺服系统动态特性和稳定性主要因素。通过理论分析,结合目前国内外的研究现状,确定了进一步提高系统性能的控制策略——直线电柳进给系统的模糊推理自校正控制。按照模糊控制理论,设计出模糊控制器。最后分析了模糊控制器的稳定性,并对模糊控制器的控制效果进行仿真分析,验证模糊控制器能否达到最初的设计目的。


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