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            基于開放式結構的高性能數控系統控制策略研究

            2017年06月20日 14:28  本網  admin  人氣:2431

              基于開放式結構的高性能數控系統控制策略研究王軍平、樊文王安、敬忠良3 710072,1西安:T:學院,西安710032,海交通大學上海基干開放式體系結構,將"I.件以及數控系疣作為統一整體考慮如何提苒細工S度。槎arr7開放式結構的高性能數控系統控制策略關a:開放式體系結構,高性能控制f數控系統1控制策略中明分類號,TP273文,A作S介U平(19H―),男(漢S>.KH合陽縣人。西此工此大士生自前數掄機床及其數控系統正朝著速。a稍度化智舴化發聯。面樁的主要挑故是實現硨速加工過s的監控以及設計擁性眭的閥服控制器。然而,新型傳絕器、先進的伺服控制算法a程控制策硌的發si及應用師受到了傳統的敗控系統體系結構的制,因而許多學者致力于嫌立新的體系結構,即開放式體系結構。本文于開放式體系結構。t次將工件以及數控統作為統一體考慮婦何提加工精度,提葙于開放式結構的離性能數控系統校制策i開a式控系統體系結構簡述數控系統是一種專用的汁算機系統,它用于工業現場控制,而和通用計算機有許多區別。長期以來,數s系統的發展自成體系。建立自己的軟梗件結構,實行技術保密和技術封鎪從而使得機床生產廠家和終用難進行二次開發制了機床和數控系統的能力,當教控機床進人分布式控制和柔柱制造系統環境,甚至要求與CAD/CAPP/CAM等共網息系統通訊后,族有的以單機職務為對象的cnc裝涅逋得不夠用了,新的環填要求。“「裝置進一步苘開放式數控系統轉化。

              開放式體系結構猗遄采用櫝塊層次化的結HN并通過各種形式向外攏供統一的應用程序接P,具有可移性。

              可擴展性、互操作性和可縮故性等特點,即系統組成的內部開放化和系疣姐成部件之間的開放化,2羸性埔數按系統制策雕基于開放式結構的篼性能數控系統控斛策輅由伺極控制器、多傳ffi器檢測與倌息合、數字值號處理器三部分ffi成,如Kl 1所示,琛代加工系繚由伺鉭系統所支持。伺服系疣的件能對工件的葙度起著至關m要的作用前,大多數如工中心都裝備了伺服系統。這些伺M系統都使用傳統的戶0反館控制器隨著栩度要求越來趑阮。典速如工單靠反鐨控制己經不行了-S此高性描魯棒運動控極為重要,其S的在于實現名義厴琮誤差接近fi分辨串。要實現充逢擇銪度如工目舫還拖著許多桃戰。ft主要的間尤是在存在抗動、非線性辨劫不確定M情況下設計A速高奚度伺規控制器,當使用有限帶寬的的伺版控制器時銪聯廷遲成為引起位置誤差的主要原因,從甜會影響工件的幾何稍度flSF系統應該具有銫定菁棒性和性能螫棒性當動力學系坑的參數變化時,性能狒禪性汲得極為耍,這些網1會隨砰速加工時進給速度的提商而更加嚴在設計高性能棒運動控制器時,這些H揉都應于以考Lm和Totnimfca提出了鋅合蒔饋摩力補償。擾動現鵡器,位置反館控粲器以及蒔餾制器為一體的總體控制結構,即基于擾動現(器的高性能伺埋系統(DOB),擾動規(器用來樸鍺擾動和模撖不確定性使得系統對校勘不確定淺更具魯棒性前饋ffi制器可采用S優盍測控制。零相位誤差蹤控W.重復控斜辭來提離塒精庚,位迓反饋控制通常采用PID控制。對于非線性摩擦力補償,常用的方法有:基于指數型非線性函數的在線補償法,基于神經網絡的倒控制器補償法,魯棒型的重復控制和變結構控制。但當系統參數變化較大或運動軌跡存在非連續加速度時,DOB則并不十分適當。Yao和Tamizuka提出了新的運動控制方法,即自適應魯棒控制,基于自適應魯棒控制的篼性能伺服系統具有良好的跟蹤性能。

              多傳感器檢測與信息融合在篼性能加工中,提篼加工精度常用的方法有基于提篼機床精度的誤差避免技術和基于消除誤差本身的誤差補償技術。這兩種方法最終的目的都是為了減少零件的加工誤差。本文將工件以及數控系統作為統一整體考慮如何提篼加工精度,通過多傳感器檢測將工件以及數控系統聯系起來。與單一傳感器系統相比較,多傳感器信息融合系統具有信息量大、容錯性好和能獲得單一傳感器無法獲得的特征信息等優點。加工過程是極其復雜多變的過程,位置、速度、溫度和切削力等變化相互影響,只有加強對這些信息的采集和識別處理,得到可靠的數據才能進行正確的控制。通過多種傳感器測量相應信號,然后利用多傳感器信息融合技術感知加工狀態信息,從而給控制器提供真實可靠的綜合信息,提高控制精度。

              隨著對系統信息處理速度以及實時性的要求越來越篼,隨著大規模集成電路的發展,出現了各種專用于實時數字信號處理的芯片DSP.與通用微處理器相比,其主要特點有二:DSP芯片大多采用哈佛結構,即將程序指令和數據的存儲空間分開,各有自己的地址與數據總線,這使得處理指令和數據可同時進行,從而大大提篼了處理效率;通用的微處理器在執行一條指令時,需要若干各指令周期才完成,DSP芯片則采用流水線技術,盡管每條指令的執行時間仍是幾個指令周期,但由于指令的流水作業,綜合起來看,每條指令的最終執行的時間是在單個指令周期內完成的。

              在數控系統中,數字信號處理器完成數據獲取、軌跡產生、控制策略選擇以及實時控制等功能。

              3結束語本文從篼精度加工的要求出發,通過多傳感器信息融合技術將工件以及數控系統作為統一整體考慮如何提篼加工精度,提出了基于開放式結構的篼性能數控系統控制策略。該策略對于其他運動體的控制同樣具有價值。

              黃金慶等。基于開放式結構的高性能數控系統的研制。制造技術與機床,1998(8):1416陳美華等。加工誤差智能建模與預報技術的發展應用。云南工業大學學報,1998,14(3):69廖德崗。開放式數控系統的研究及其發展現狀。機械,

            (完)

             
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