超精密機床進給系統(tǒng)微動特性及其QFT控制器的研究.pdf

1、超精密加工是在綜合應(yīng)用機械發(fā)展的新成就、新技術(shù)的基礎(chǔ)上，大幅度提高機械加工的精度和水平，向機械加工精度的極限——納米級水平挑戰(zhàn)的先進制造技術(shù)。超精密機床是實現(xiàn)先進制造技術(shù)的重要機械裝備，在超精密加工技術(shù)的研究和發(fā)展中，起著決定性的作用。 伺服進給系統(tǒng)是超精密機床的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定著機床的加工精度、工件的表面質(zhì)量和生產(chǎn)率。進給機構(gòu)的運動特性是研究其伺服控制方法的基礎(chǔ)，決定著進給機構(gòu)的運動精度。本文針對超精密機床進給機構(gòu)做了如下幾

2、方面研究： 1．針對滾珠絲杠傳動的進給機構(gòu)，分析了進給機構(gòu)中滾珠的受力情況，所受的摩擦，以及在傳動過程中，接觸剛度、傳動間隙等因素對其動態(tài)性能的影響，提出了相應(yīng)的改進措施，得出了滾珠絲杠進給機構(gòu)的微觀運動特性。 2．采用機電分離的方法，對進給機構(gòu)系統(tǒng)建立了數(shù)學(xué)模型。首先，將機床進給系統(tǒng)抽象為電氣傳動模塊和機械傳動模塊的串聯(lián)，分別建立了各模塊的傳遞函數(shù)；然后，將機械和電氣各模型進行合并，建立了整體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

3、3．分析了超精密機床常規(guī)位置控制器的控制機理，通過對超精密機床對象不確定性和對輸入信號跟蹤誤差的分析，初步確定超精密機床位置控制器可以采用PI的控制形式。 4．根據(jù)超靜密機床所存在的不確定因素，利用定量反饋控制理論（QFT）的方法設(shè)計了系統(tǒng)的伺服控制器。系統(tǒng)具有魯棒性是對超精密機床伺服控制系統(tǒng)的基本要求，利用該理論設(shè)計的控制器具有很強的魯棒性。結(jié)果顯示，在被控對象存在不確定因素的情況下，采用該控制器能夠使伺服進給系統(tǒng)滿足超精密加