多轴CNC机床耦合轮廓误差补偿方法

   日期:2022-09-15     浏览:26    评论:0    
   多轴1.机床的,边功能是按照控制计算机发出的指令。轮流或同时按儿个座标实现讨刀具或工作台1件运动的连续控制。从而加具有复杂轮廓型血的,件。因此,队机床轮廓,制系统的控制标是尽可能准确地沿指定轨迹按指定速度移动。当指定轨迹在多维空间时,系统的各进给轴必须同时协调运动以获得指定轨迹。显,系统的轮廓精度取决!各轴的综合运动精度,各轴所受的任何负载干扰或任何性能差别均可能造成轮廓误差。在己有的研宄中,各种提高轮廓精度的误差补偿控制方法,可大致分为非耦合及耦合轮廓误差补偿两大类。普通的多轴轮廓控制系统通过对各轴位置误差的补偿,来实现对轮廓误差的补偿。这是目前*常和通用的提高轮廓精度的方即非耦合轮廓误差补偿法。由于轮廓误差站由轮部运动所涉及的各轴的位置误差共同决定的。
 
  即是由各轴位置误差耦合而成的,并且在实际的高精度型面加工中,*终的精度检验指标是轮廓精度,而不是各轴的位置精度,因此对多轴运动进行耦合控制以补偿费合轮廓误差,无疑具有其合理性和现实意义。
 
  对费合轮廓误差补偿已有不少研宄。1980年01拙首先提出了父叉铟合,10880叩161控制以减小轮廊误差的姐想1.12心等人研,协调两轴运动的不同控制方法2.由于多轴控制系统在铟合后成为个多变量非线性和时变的复杂控制系统,因此费合控制器的算法结构及实现成为研宄重点。
 
  81和3143设了。次线性*优费含控制器1.10腿和。1早则分别米。变增益和自适应控制算法43.鉴于模糊控制对多变量非线性和时变的动态系统控制的有效性,文献6和7提出了模糊耦合轮廓控制器以提高多轴,机床的轮廓精度。己有的研究明,交叉费合控制较之常规的非尤合控制,更好的轮廓帖度1多轴CNC机床轮廓控制系统1.1非耦合轮廓控制多轴机床通常具有两个或两个以上的进给轨由各进给轴协调运动产生刀具或工作台的轮廓运动轨迹;各进给轴。般山伺服驱动机械传动和控制系统部分组成,其中,控制系统通常包括位置闭环和速度闭环,以提高进给轴的位置及速度控制精度。
 
  给出了个典型的轮廓系统的单轴组成框,指令信控盔放大器,测速计位移检测装置反馈及误差信号单独进行控制,各轴之间互不影响。
 
  通过控制各轴的位置及速度误差,实现对轮廓精度的控制,这是目前*常的控制方式。
 
  个位置反馈环和个速度闭环组成。
 
  指定位置指令;户实际位置或位置反馈信号;尤位置环增岛心速度环增益电机扭矩常数;电机时间常数在位过环。位置误指记位置与实,位置之差经增益炙产生速度指令送入速度环,由积分环节尤产生扭矩指令乃输入伺服电机产生实际速度输出或速度反馈,经阶积分坏节得到位聊反馈尸。
 
  速度环传递函数5为令对两轴轮廓系统所做的特性分析可知,当各轴特性匹配,即各参数,尤,尺,完全匹配协调时,廓形为直线的情况下轮廓误差为零;廓形为圆弧时轮廓误差*小且为常数与时间无关。
 
  在这和情况下邝,各单独轴具汀很高的控制精度,难以避免因各轴特性不匹配而产生的轮廓误差。因此。研究付,变的轮廓误差的补偿控制技术圮十分必要的。
 
  1.2轮廓误差的定义轮廊误老,迎常定义为指定轮廓与实际加工轮之间的*短距离。对直线轮廓而言,轮廓误差很容易确定。33所小,为汀总时刻,在指定轮廓上指定轮廓上*接近户的位置矢量为相应于户的单位速度矢,即尸上述各矢量均为时间的函数。
 
  在1轴及轴。的分,人小为轮廓误差矢量,衣为对汗总线轮廊313,耍确定十分网他,为适应实时卟偿控制的要求必须进行理的尚化,种常用的简化方法是用易于计算的扣来代替心幻为在相应于的法矢看方向的投影,从而得到显然,在轮廓曲线的曲率越小时,这种简化误差越小对直线轮廓。简化误差为,对两轴轮廓系统而言,轮廓误差的大小可为发挥作用。
 
  因此,在设计多轴轮廓控制系统时,首先应尽可能使各轴的特性匹配。但由于涉及到机械电气和控制以及组合机床与自动化加工技术1.3耦合轮廓误差补偿由式7可,是由各轴位置误差和母费合而成的。在轮廓加工中,要求的是轮廓精度而不是各轴的位置误差,因此对轮廓误差的补偿更具有实际意义。减少扣无疑可直接有效地减少轮廓误差,从而产生了针对的耦合轮廓控制的概叙。
 
  以两轴耦合轮廓控制器为例,其般结构框廊控制器的输入。经耦合变换利用公式4和7得到轮廓误差,由耦合补偿控制算法得到轮廓误差的补偿量,解耦利用公式8后提供给各轴控制系统作为拧制修1此由于在各轴的控制回路中,附加了针对轮廓误差偿控制作用互相影响和制约。
 
  2两轴耦合轮廓控制器的设计由式6和式7可以看出耦合轮廓控制器是个多变量非线性和时变的控制系统。对这种系统的稳定性分析及优化参数的选择是很困难的。由于耦合轮廓控制器的输出附加在各轴的位置控制器的输出上,入1此耦介轮控制器的输出必须与各轴的位置控制器以户比例型尤合轮廓控制器的设计为例,耦合轮廓控制器算法知其中为耦合控制器增益,为权系数,尤,和。分别为17轴控制器,此时,速度环的输入为显然,上述耦合轮廓控制器的设计问集中在权系数的选择上。越大,对轮廓误差越敏感补偿作用越大。由仿真结果1可知,增大有助于减小轮廓误差,但随着的,大,系统可能出现不稳定。
 
  因此,应根据实际情况加以适当选择。
 
  复杂的进给轴控制器,如变结构控制自适应控制以及变,益模糊控制等,则不能适应变增益的要求,需要加以改进。在己有的研宄中,采用变增益自适应控制*优控制。模糊控制以及智能控制耦合轮廓补偿算法等均有研究报导仿真及实验结果均肯定了这种试。
 
  3结束语己有的仿真研究及实验结果17明,耦合轮廓误差补偿器具有以下特点①可有效提高轮廓精度,可明显减少过切,尤其是减小刀具在轮廓形状突变及拐角处的过冲,适当选择补偿器增益可实现零过切,无需增加任何硬件电路,不必改变各进给轴的控制系统,只需在控制软件中增加个耦合轮廓误差的计算及补偿环节,实现方便,可行性好。因此,耦合轮廓误差补偿技术是种很有实用价值和应用潜力的误差补偿技术。
 
  对于多轴轮廓系统而言,控制目标有两个,尽可能准确地沿指定轨迹运动,尽可能保持指定的运动速度。除了各轴的位置误差必须加以精确控制外,对各轴的速度控制同样十分重要,因为轴向速度的任何偏差都会引起轮部误差闪此有必要改进各轴的控制系统,如加入前馈速度环,以改善系统的跟踪响应性能,提高控制精度3.此外,在以往耦合轮廓误差补偿的研究中,只利用了轮廓误差信息。实际上,任意点切线方向上的跟踪误差。从理论上讲,对轮廓误差的补偿控制可保持刀具趋近指定轮廓,而对跟踪误差的补偿控制可保持刀具按指定速度运动。如何在现有的尤合轮廓控制结构中,充分利用轮廓误差和跟踪误差信息,进步改善轮廓系统控制精度,无疑是很有意义此外,已有的耦合轮廓误差补偿研宄多针对两轴轮廓系统,对两轴以上的轮廓系统而言,耦合轮廓误差机忡能的提高和运算违度的大人加快,实时汁算问已+再成为阻碍,从而对两轴以1轮廊系统的耦合轮廓误差补偿成为下步需要研宄探讨的问。
 
  柔性制造系统仿真问的研究续完陈箫,1钟江生2 1.华南理工大学制教研室,广东广州510641;2.邑大学机电工程系,广东江门529020面向对象的建模与设计是种围绕真实世界的概念来组织模型全新思考问的方式,其基本的构造是对象。付象将数据结构与行为都1并单的次体中。
 
  即血向对象指的是把系统看成是系列离故妁对象面向对象模型的特征是封装继承和多态22.
 
  面以付象方法以对象为基蚍利付象的继承们息隐藏和模块化的优点,进行系统分析与设计。用对象为所的概念实体建投,对1的状态是1代实例的变化中捕捉的。个对象的行为用方法进行封装。对象可以用消息通过公开接口与其它对象通讯。
 
  4.1.3维模型方法建立。维投咽可用光,3卟等实现。
 
  0PGL是j个开放的i维形软f包,可JVisualCH紧密接口,在交互式维训彡建模能力和编柯方面具们1比常的优越性它包栝儿1个形函数,开发者可以利用这些函数来建立维模型和维实时交互。
 
  在维软件中项很重要的内容是对数据的组织和存取,对于那些非常复杂的形,如个非常精细的人体模型或个逼真的场景等,不可能依赖于单纯利刖的例捉供的基木几何体来构造,次性地在内存中使用基本的绘语句编写显然也不现实,因此必须考虑些合适的维数据存储结构保存这些复杂的维模型。
 
  保存维形数据的方法多种多样,有参数曲线法,0描述法等等,但*常用的保存维模型的方法是多边形逼近法,即用许多小多边形拼出模型的外观,在文件中保存这些多边形信息。这些文件的格式己有很多种,其中比较常的有31仙。08格传输维形的评肌格式等等,这些格式可以通过专的软件,出阶只山进1转换,由于,10提供了*基本的由多边形构造维模型的方法因此从以上的维形数据文件中读取模甩数扼并在叫,绘制就非常界从了4.2仿真算法计算机仿真技术经过几十年的发展,不论是在理论上还是在实践上都己经取得了丰硕的成果,积累了大量的系统仿真模型和行之有效的仿真算法103.
 
  厂河3是类典型的离散事件动态系统,仿真算法的*主要方面是事件的产生及时间控制机制,般地有3种算法时间间隔法1相当于时间步长法15事件参考文献167316917张秋菊,李宏。模糊推理耦合轮廓误差补偿方法的研宄。中国机械工程。1995621921收稿日期200108教授,博士。
 
  编辑张新龙
 
 
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