基于Turbo PMAC的高精密伺服直線(xiàn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、高速高精密數(shù)控機(jī)床不但要有很高的重復(fù)定位精度、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，更要求有較高的進(jìn)給速度及加減速度。當(dāng)進(jìn)給速度達(dá)到60m/min以上時(shí)，滾珠絲杠已經(jīng)不適合做高速數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，取而代之的是直線(xiàn)電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)。本文將自行研制的直線(xiàn)電機(jī)作為機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置，以光柵尺為反饋元件，采用力矩控制模式，直線(xiàn)電機(jī)直接進(jìn)給系統(tǒng)的最高加速度可以達(dá)到5g。直線(xiàn)電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)雖然省去了中間的傳動(dòng)環(huán)節(jié)，但是負(fù)載等外部干擾直接作用在直線(xiàn)電機(jī)上，這就使得對(duì)直線(xiàn)電

2、機(jī)的控制變得更加困難。文中采用Turbo PMAC作為控制卡，與驅(qū)動(dòng)器一起去控制直線(xiàn)電機(jī)，并在此基礎(chǔ)上建立了系統(tǒng)模型，為了提高直線(xiàn)電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容及其結(jié)論：
　　(1)Turbo PMAC控制直線(xiàn)電機(jī)速度前饋/力日速度前饋PID參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)Turbo PMAC控制直線(xiàn)電機(jī)，了解PID參數(shù)在伺服控制中的作用，在多種工況下進(jìn)行了PID參數(shù)調(diào)節(jié)，并在固定工況下進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)精度的測(cè)量，

3、在負(fù)載質(zhì)量為100kg時(shí)，速度在0～260000cts/s范圍內(nèi)的直線(xiàn)電機(jī)定位精度達(dá)到了50nm。
　　(2)模糊速度前饋PID自調(diào)整控制策略研究。根據(jù)對(duì)各參數(shù)的調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的影響情況，結(jié)合模糊控制理論，設(shè)計(jì)了模糊速度前饋PID自調(diào)整控制器；通過(guò)PMAC的自定義伺服算法功能，分別采用模糊前饋PID控制和前饋PID控制兩種算法，在速度為170000cts/s的情況下做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明由模糊速度前饋、PID參數(shù)、加速度

4、前饋組成的自適應(yīng)控制器，調(diào)試時(shí)階躍響應(yīng)曲線(xiàn)上升時(shí)間較PID控制器小，拋物線(xiàn)響應(yīng)曲線(xiàn)的跟隨誤差范圍變小。
　　(3)為了克服PID參數(shù)調(diào)節(jié)困難和外界負(fù)載干擾，設(shè)計(jì)了直線(xiàn)電機(jī)控制系統(tǒng)的極點(diǎn)配置自適應(yīng)控制器。通過(guò)該系統(tǒng)模型，根據(jù)上述參數(shù)調(diào)節(jié)情況，將系統(tǒng)的工況配置到希望的閉環(huán)極點(diǎn)。此時(shí)系統(tǒng)的超調(diào)量為0，阻尼比為1，系統(tǒng)帶寬為100hz。同時(shí)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)參數(shù)在線(xiàn)辨識(shí)器，通過(guò)辨識(shí)電機(jī)的負(fù)載質(zhì)量和導(dǎo)軌阻尼系數(shù)，從而達(dá)到電機(jī)PID參數(shù)在線(xiàn)改變和負(fù)載