动梁式龙门机床的双驱同步控制系统建模

针对动梁式龙门双驱系统产生不同步误差的原因及机理进行了建模研究,提出了一种双驱动同步控制模型.其特色在于模型基于动力学理论分析,描述了双驱动两轴机械耦合特性及两轴摩擦力特性对于不同步误差的影响.为对所建模型进行验证,以动梁式龙门铣床DK-1200为例,测量机床匀速及S型加减速运动下的两轴不同步误差,并与Matlab/Simulink的模型仿真结果进行对比.结果表明,具两轴摩擦特性及机械耦合特性的双驱同步控制模型仿真结果与实测结果的相关系数达0.861 8,所建模型能够有效反映动梁式龙门机床双驱同步结构的运行状况,两轴机械耦合及摩擦力不同是解决双驱动不同步问题不可忽略的因素.     

动龙门石材数控加工中心双轴同步驱动控制技术研究

目的研究双轴同步控制系统动态模型和误差补偿算法,降低双轴同步误差,提高机床加工精度,延长机床零部件使用寿命.方法利用i_d=0的PMSM矢量控制方法对电流环进行设计并应用工程设计法依次设计出速度环和位置环.在分析双轴控制系统模型的基础上,提出了在偏差耦合控制方式下,采用模糊PID控制算法对偏差进行补偿调节的控制方案,并与常规PID算法进行比较.在Matlab/Simulink环境下建立了双轴控制系统的数学模型,并对两种算法分别进行仿真.以异型石材车铣复合加工中心(HTM50200)作为实验平台进行实验,测量进给轴在两种控制方式下的单轴跟踪误差和双轴同步误差.结果实验结果表明,相比常规PID,在模糊PID算法控制下X_1,X_2轴的单轴定位精度分别提高了87%和80%,双轴同步误差由0.01 mm降为0.003 4 mm,笔者提供的控制方案有较好的控制效果.结论与采用常规PID算法相比,采用模糊PID控制算法的偏差耦合系统具有更好的同步控制精度,鲁棒性更强.     

非对称柔性支撑龙门双驱平台的解耦与同步控制

针对采用非对称柔性支撑结构的龙门双驱运动平台，提出基于模型补偿扩张状态观测器的解耦与同步控制策略.考虑柔性支撑结构特点和负载加速度对龙门平动、转动模态的影响，采用拉格朗日方程建立了龙门动力学模型.依据该模型设计平动和转动控制回路并采用带有已知耦合项补偿的扩张状态观测器，估计并抑制由建模误差和未知耦合项等因素组成的总扰动.试验结果表明，该控制框架与解耦策略能有效解除双驱动轴间的动态耦合并抑制扰动，显著提升龙门试验台的动态响应和同步精度，且具有部署简单、所需测量模型参数少等优点.     

模糊控制用于高精度 CNC 系统多轴轨迹联动研究

分析了数控机床伺服进给系统的动特性对多坐标联动轮廓加工误差的影响规律，提出了模糊推理耦合轮廓误差补偿方法的原理，并给出了相应的控制算法及实现措施。该方法依据系统的轮廓误差，通过自适应模糊控制手段向各联动轴提供附加补偿作用，进而提高ＣＮＣ系统的轮廓加工精度。通过在四轴数控机床上实验，证明该补偿方法的可行性。     

基于温度积分方法的大型数控机床光栅定位热误差建模及实时补偿

为了提高大型数控机床的光栅定位精度,提出了基于热特性分析的光栅定位热误差建模理论及补偿方法.阐述了光栅受热膨胀产生热伸长从而导致定位偏差的机理,并对光栅定位误差产生的影响及表现形式进行了说明.建立了光栅热伸长量和温升量的线性关系表达式.在光栅尺上均匀布置多个温度传感器,实时采集光栅尺多点温度,通过插值运算,拟合出光栅尺各点的温度值.由于在机床运动过程中,光栅尺各点的温升量不尽相同,采用对光栅尺各点温升量积分的方法,求出光栅各点热伸长量,建立了光栅定位热误差模型.利用自主研发的数控机床误差补偿系统,应用光栅定位热误差模型,对落地镗床TK6920进行光栅尺定位热误差补偿.结果显示:光栅定位热误差模型对运动过程中的光栅定位误差进行准确的预测,补偿后残差控制在15μm以内,定位精度提升90%以上,显著提高了光栅的定位精度.     

数控机床进给系统装配误差建模及特征分析

摘要：
通过建立几何模型,分析了数控机床进给系统运动过程中由装配引起的误差特征,提出了表示其误差特征的综合表达式,将装配误差分为周期性分量和累积性分量.通过仿真分析,研究了装配误差在数控机床内置传感器中的信号特征,以及对进给系统运动精度的影响规律.结果表明：装配误差的周期性分量不影响进给系统的定位精度,但会导致进给系统在运动过程中产生周期性波动,且在频率调制的条件下其周期性波动幅值将增加;装配误差的累积性分量影响进给系统的定位精度,当与运动方向发生交叉时将产生累积方向的变化.同时,对某数控机床内置传感器的信号特征进行分析,并基于分析结果进行装配调整,从而降低了由装配引起的运动误差,提高了被测数控机床进给系统的精度.
     

颌骨重建手术机器人定位精度分析与误差补偿

为提高颌骨重建机器人的精度,借助于—台可以实现绝对坐标测量的高精度光学定位跟踪仪,对机器人系统的定位精度进行了误差分析与补偿研究.针对结构参数和运动变量误差,采用修正的运动学模型,进一步真实地反映了机器人的实际结构参数;对齿轮传动误差和间隙引起的关节回转误差通过实验进行了修正,有效提高了关节传动精度;对零位定位误差,通过机器人逆运动学反解出关节转角,并进行误差补偿,提高了定位基准的精度.实验结果表明上述方法可有效提高颌骨重建机器人的定位精度.      

精密坐标镗床进给系统热误差分析与预测

为了预测数控机床运行时热误差对进给系统定位精度的影响,以精密坐标镗床为研究对象,采用红外热像仪和激光干涉仪分别测量进给系统在每个测点的丝杠温度和定位精度,提出进给系统热误差的最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测方法,建立了关于温度与位置的预测模型。模型引入最小二乘支持向量机方法对机床进给系统热误差进行预测分析,较好地描述了进给轴热误差与温度、位置之间的非线性关系,且对样本的依赖度小,有很好的泛化能力,解决了目前线性拟合模型用特征平均温度替代当前测点温度进行计算而存在较大误差的问题。实验结果表明,与目前已经在数控机床上实际应用的线性预测模型相比,LS-SVM模型对进给系统热误差的预测精度可达90%,预测精度提高30%以上,取得了非常好的预测效果,具有较高的现实应用价值。     

基于3次样条插值的数控机床几何与热复合定位误差建模

通过分析机床整个温升直到热平衡的误差数据,总结误差分布的数学规律,将热误差和几何误差分离,运用基于压紧样条条件下的3次样条插值算法,以线性拟合后的余差为建模数据,建立了数控机床几何与热复合定位误差数学模型.实验结果表明,该数学模型能很好地拟合数控机床定位误差曲线,补偿后数控机床定位精度提高了80%以上.该方法可运用于不同时刻或不同机床温度下的机床定位误差补偿,建模原理明了、过程快速,模型适用性好.     

工业机器人绝对定位误差的建模与补偿

为了提高机器人的绝对定位精度,建立了机器人绝对定位误差模型并进行了补偿方法研究.将定位误差分为几何参数误差与柔度误差,分别建立相应的误差模型.几何参数误差研究以MD-H(修正型D-H)运动模型为基础,对柔度误差的影响进行了解耦,并考虑了机器人基坐标系与测量坐标系的转换误差,提出了基于相对位置的几何参数误差模型.柔度误差研究针对机器人的构造特点,建立了针对关节2和3的误差模型,简化了计算模型.最后基于所建立的两种误差模型,提出了误差补偿方法,并采用该方法对机器人进行了实际补偿实验.结果表明,平均绝对定位精度由补偿前的1.173 mm降至补偿后的0.158 mm,说明文中方法可有效提高机器人的绝对定位精度,扩展机器人的应用范围.