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并联机床轨迹精准控制方法研究

刘宪策  
【摘要】:本文密切结合提高并联机床高速、高精度加工的实用化需求,以天津大学自主研发的3-HSS并联机床为研究对象,研究了数控系统建造过程中的软件编程开发、速度控制、误差补偿等关键技术。全文取得如下主要研究成果:结合并联机床的结构形式及数控系统老化问题,以“IPC+Turbo PMAC”结构为硬件平台搭建核心,以“Windows操作系统+Turbo PMAC内部程序系统”为软件平台搭建基础,从硬件和软件两个层面对数控系统进行升级改造。基于图形化编程软件LabVIEW开发人机交互主界面、点动、自动、手动输入程序和对刀等基本模块。针对并联机床的运动控制特点,采用工作空间与关节空间相结合的加减速控制方法,在工作空间设计出一种五段与七段相结合的混合S曲线加减速控制方法,提出连续微小直线段间的速度转接策略,提高系统柔性;在关节空间采用全域搜索法对PVT插补算法带来的空间位置和轮廓误差加以预估。根据二次速度控制方法,提出一种并联机床速度控制的稳定性预估方法,并进行了仿真对比。提出一种基于并联机床开放式数控系统的嵌入式几何误差补偿方案,根据几何误差映射及参数辨识模型中得到的误差雅可比和误差参数源,计算出误差补偿模型中的补偿参数,基于层次化、模块化的设计思想,开发了独立的嵌入式几何误差补偿器,并通过仿真验证了误差补偿模型的正确性和有效性。


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