基于UMAC的超精密機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)自整定研究.pdf

1、超精密機(jī)床是國(guó)民生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平。超精密機(jī)床能夠加工微米級(jí)甚至納米級(jí)的結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于光學(xué)零件的加工，精密微小零件加工等。超精密機(jī)床的裝備是一個(gè)系統(tǒng)性工程，從研發(fā)角度，機(jī)床的控制系統(tǒng)關(guān)系到加工過程中的響應(yīng)特性，控制器的補(bǔ)償能力和電機(jī)的驅(qū)動(dòng)特性都會(huì)影響工件的表面質(zhì)量。從維護(hù)角度，機(jī)床使用過程電氣系統(tǒng)的老化以及損耗，造成電氣系統(tǒng)特性的改變，PID整定參數(shù)很難快速確定。此外溫度、負(fù)載以及氣壓的變化會(huì)引起機(jī)床控制特

2、性的改變，運(yùn)動(dòng)軸的控制參數(shù)PID也要隨之改變，而目前人工整定的方法效率低，導(dǎo)致加工成本的提高。
　　為提高超精密機(jī)床控制系統(tǒng)性能，本文針對(duì)超精密機(jī)床開發(fā)了以UMAC作為控制器的數(shù)控系統(tǒng)，在實(shí)際工況下完成控制硬件的選型、匹配和優(yōu)化，并完成硬件平臺(tái)的搭建。利用Visual Studio開發(fā)了人機(jī)界面，通過調(diào)用UMAC控制器中的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)實(shí)現(xiàn)軟硬件之間的通訊。軟件實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的上電通訊、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及外圍I/O的管理。在此基礎(chǔ)上，使用UMA

3、C軟件對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行調(diào)試，對(duì)常見問題進(jìn)行了分析并提出解決方案。
　　針對(duì)PID參數(shù)整定效率低的問題，首先根據(jù)系統(tǒng)辨識(shí)的方法進(jìn)行超精密機(jī)床的系統(tǒng)建模。建模過程先根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的特性選擇合適的輸入信號(hào)，再通過輸入激勵(lì)確定描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的階次。其次根據(jù)系統(tǒng)的噪聲和延遲等特性選擇適合超精密機(jī)床的辨識(shí)算法，利用已知模型對(duì)算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證，最后實(shí)驗(yàn)獲得實(shí)際系統(tǒng)的模型，經(jīng)過模型檢驗(yàn)算法驗(yàn)證模型的正確性。在系統(tǒng)辨識(shí)過程中還研究了不同頻