基于Simulink的数控机床多惯量伺服进给系统建模与仿真

针对双惯量伺服进给系统对其中间环节分析不足、参数整定算法精度较低等问题,提出了一种多惯量伺服进给系统模块化建模的方法。将数控机床伺服进给系统转化为多惯量系统,分为电机、丝杠、工作台3个单元,单元间的连接件（联轴器和丝杠螺母）均等效为柔性连接件。基于PID的三闭环控制系统,运用Matlab对永磁同步电机矢量控制系统模型、机械传动系统模型进行仿真,整定优化各项参数。仿真结果表明：模块化建模方法能够对多惯量伺服系统存在的问题进行精准分析,对系统中间连接环节具有更为有效的分析效果;提高了仿真模型以及参数整定算法的精度,且仿真效果较好。     

柔性传动系统动力学建模及参数整定仿真分析

为分析柔性机械传动系统的动力学特性和控制参数对进给系统动力学特性的影响,文章建立了柔性机械传动系统的多惯量Simulink仿真模型,分析了多惯量模型的频率特性和时域响应;分别采用高阶最佳和考虑低阶谐振的方法对多惯量系统进行了控制参数整定和仿真分析。结果表明,考虑低阶谐振的参数整定方法能够在保证快速响应的基础上有效减小系统振荡,缩短系统调整时间,与高阶最佳系统整定结果相比具有更好的低通特性和高频谐振抑制能力。     

基于三惯量模型的柔性进给系统建模及仿真

针对柔性进给系统速度环控制参数难以精确整定的问题,文章通过建立机床柔性进给系统的三惯量模型,采用根轨迹法和统计分析法对速度环进行了PI参数整定,并根据最短调整时间确定了速度环控制参数与柔性机械传动系统特征参数之间的关系式。仿真实验表明,该方法能够简单有效的通过机械传动系统惯量比和前两阶固有频率得到准确的控制参数,并获得快速、稳定的系统响应特性;依据该方法整定的系统响应比频域法更快速;与根轨迹法整定结果相近,但该方法的计算过程比根轨迹法简单的多,更适用于实时在线辨识和整定。     

考虑多因素影响的进给系统等效惯量辨识方法

为准确辨识进给系统等效惯量值,提出一种考虑电流环滞后及Stribeck摩擦影响的进给系统等效惯量离线辨识方法。首先建立考虑电流环滞后及Stribeck摩擦力影响的伺服进给系统离散模型。而后根据所建模型构造适应度函数,将参数辨识问题转化为参数优化问题。最后,基于差分进化算法求解该优化问题,获得进给系统等效惯量值。所提方法的有效性通过实验及仿真进行了验证。结果显示,与现有仅考虑库仑摩擦力的辨识方法相比,本文方法在不同幅值辨识指令下惯量辨识结果差异更小,惯量辨识结果更加准确。     

双丝杠同步控制误差建模与仿真分析北大核心

为解决双丝杠进给系统同步控制误差过大的问题,建立了双丝杠进给系统的机电耦合仿真模型,并基于模糊控制与滑模控制理论,设计了单轴模糊滑模跟踪控制器,以减小滑模控制产生的抖振现象,同时提高单轴跟踪精度以及响应速度;为解决双丝杠运行时存在的参数不匹配和耦合问题,采用模糊PID交叉耦合控制算法进行两轴间的协调控制,以提高两轴同步性,减小同步误差;最后进行了MATLAB/Simulink建模与仿真分析,仿真结果表明,在理论上能够提高单丝杠的信号跟踪精度87.09%,并且减小双丝杠两轴之间的同步运动误差86.79%。     

龙门加工中心丝杠组件热态性能与温度场实验研究

龙门加工中心丝杠热变形是影响机床加工精度的重要因素。为减小丝杠热变形对机床加工精度的影响,以丝杠的实际工况为基础,建立了丝杠温度场及热-结构耦合分析模型,运用有限元分析法获得了丝杠表面的温度场分布及丝杠重力和进给方向的热变形规律。运用M7500红外摄像仪进行了丝杠温度场实验,验证了一定时间段内温度场分析的准确性,并结合实验对仿真参数进行修正,提高了温度场仿真分析的准确性,为丝杠进给过程中控制系统的热误差补偿和整机润滑散热系统的结构改进提供了理论依据。     

直线电机进给系统伺服参数与控制参数设计

为了提高直线电机伺服系统的刚度特性和动态性能,减小直线电机的位置输出误差,实现对电机的高精度高速度的控制效果。对直线电机进给系统的控制响应特性进行了研究,建立了系统的传递函数模型,分析了伺服参数对于响应特性的影响,采用PID控制器对电机位置输出进行控制以减小电机位置输出误差,运用Matlab/Simulink进行系统建模和仿真分析,并通过遗传算法对PID 3个控制参数进行了整定,提高了系统的动态响应特性,取得了较好的控制效果。     

双驱进给系统热误差仿真分析及试验

为了研究双驱伺服进给系统热变形对双丝杠不同步误差的影响,建立了有限元仿真模型。分析了进给系统稳态温度场,通过改变电机转速,分析在不同进给速度下系统达到热平衡的时间和其热变形,得到了双丝杠不同步误差变化规律。使用Renishaw激光干涉仪测得MCH63试验台在不同转速下不同步误差的变化情况,同时将试验结果与有限元分析结果对比。仿真与试验结果表明:双驱结构易造成温度场分布不均而产生不同步误差;随着电机转速的增加,双丝杠达到热平衡时其温度差和不同步误差也会增加。有限元仿真和试验的增幅差值在14%以内,并呈现波动减少的趋势,说明有限元建模和分析的可靠性。因此,该研究可为预测双丝杠进给系统不同步误差提供一种可行的方法。     

DK9032数控外圆电熔爆磨削复合机床伺服进给系统设计

介绍了DK9032数控外圆电熔爆磨削复合机床伺服进给机构及其滚珠丝杠副、伺服电机、丝杠轴承的选择计算,并对伺服进给系统的综合刚度和传动精度进行了验算.经实际生产验证,该伺服进给系统能准确地实现伺服运动,满足加工过程要求的系统定位精度、响应速度及稳定性.     

空心/实心滚珠丝杠机床伺服进给系统热特性分析

机床正向着高速高精度的方向发展,解决机床伺服进给系统在高速运行下产生的大量摩擦热及热变形,成为推进机床发展的突破口。提出采用通入冷却介质的空心滚珠丝杠来抑制温升从而控制热变形。先对轴承副和螺母副摩擦生热、热边界条件及滚珠丝杠变形进行理论计算,运用ANSYS分别对不同载荷不同转速下实心/空心滚珠丝杠的传热进行分析,再对空心/实心滚珠丝杠机床伺服进给系统变形进行分析,通过完整的仿真得出:通入冷却介质的空心滚珠丝杠伺服进给系统可以有效地抑制温升和热变形,为机床伺服进给系统的设计和研究提供理论依据。     

含虚拟材料结合部的高速滚珠丝杠进给系统动态特性分析

为了构建精确的滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料模型,提出基于多目标优化方法获取结合部虚拟材料模型参数的方法。采用分形理论建立滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料参数解析模型,得到结合部虚拟材料参数的初步优化区间。基于多目标优化方法,获得滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料模型的参数,并通过试验对此参数获取方法进行了验证。分析结果表明:滚珠丝杠进给系统的振动模态会随工作台位置的变化而改变,主要因为工作台位置变化会改变伺服电机输出轴和工作台之间丝杠的长度,从而影响系统的刚度。     

基于粒子群优化的焊接工作台伺服系统PID控制

提出了基于粒子群优化的焊接进给工作台位置PID控制。焊接进给工作台是焊机伺服系统的重要组成部分,其位置控制对提高焊接质量具有重要意义。采用简单高效的PID控制算法,但由于焊接伺服系统具有非线性等特点,使得PID控制器参数调整困难,传统的齐格勒—尼柯尔斯法则参数整定效果不佳。粒子群算法是一种全局优化算法,可以有效地实现PID参数整定,因此,在Simulink软件下建立进给工作台位置控制模型,采用粒子群算法来实现PID参数的调整,并进行了仿真。仿真结果显示,基于粒子群优化的PID控制器具有超调量小、精度高的特点,控制效果明显好于齐格勒—尼柯尔斯法则。     

硅片磨床伺服进给系统仿真模型与分析

在硅片磨削时,硅片加工质量与硅片磨床的进给系统性能密切相关。为了提升硅片磨床进给系统的精度和稳定性,提出了采用上位机、运动控制卡、伺服驱动器、位置传感器进行闭环控制进给的技术方案。研究了伺服系统和机械系统两者之间的相互耦合关系,建立了动力学模型,搭建了基于PID控制的三闭环控制系统,采用MATLAB中Simulink模块对进给系统进行仿真分析。仿真结果表明,磨床进给系统速度波动量在1%以下满足硅片磨削对进给精度的要求。     

数控机床伺服进给系统的设计

高性能伺服进给系统的开发是数控机床的关键技术之一，本文详细描述了数控机床伺服进给系统的设计方法。包括传动系统总体设计，滚珠丝杠副的选择，伺服电动机选择，精度验算等。     

液压挖掘机系统控制参数的免疫优化整定方法(英文)

液压系统是工程机械的神经系统,变量泵是液压系统的中枢神经,其工作好坏直接影响工程机械的性能和施工效率.针对步进电机控制机械转换机构可满足液压挖掘机控制系统中泵、阀、缸三者的良好匹配以实现无级变速,但是并未解决最佳动力性和最佳燃油经济性控制的问题,提出了一种基于免疫优化控制的参数整定方法.该方法将节能目标函数作为约束条件直接引入控制器参数的寻优过程,借助免疫优化算法整定控制器参数,所整定的参数既可保证控制器良好的动静态控制品质,同时也兼顾了节能的最优性.文中对多种不同算法的整定参数作了仿真对比实验研究,系统响应曲线显示基于免疫优化的整定参数有更好的控制效果.仿真结果表明,所提出的控制器参数免疫优化整定方法用于液压挖掘机控制系统参数整定是合理与可行的.     

多因素对双驱进给系统不同步误差影响

为研究立式加工中心双驱进给系统结构参数对双轴不同步误差影响规律,以立式加工中心KSMC1250双驱进给系统为研究对象,通过对双驱进给系统动力学分析,建立双驱进给系统不同步误差数学模型,该模型考虑丝杠导轨间距、摩擦等因素;建立动态仿真模型,分析双驱进给系统结构参数对双轴不同步误差的影响。结果表明,在数控机床双驱进给系统结构设计时,应尽量增大丝杠导轨间距,主轴箱部件重心的偏心参数尽量小,且减小主轴箱部件质量,以减小两轴不同步误差,从而提高数控机床加工精度。研究结果为数控机床双驱进给系统结构设计先进控制策略提供参考。     

空心滚珠丝杠在数控机床伺服进给系统中的应用

针对数控机床主轴和伺服传动系统的热误差阻碍进一步提高机床定位精度的问题,对数控机床伺服进给系统的热变形作了深入研究。结果表明:螺母摩擦和轴承摩擦是滚珠丝杠伺服进给系统的主要热源,其摩擦热量与滚珠丝杠转速及轴向载荷几乎成正比;采用空心丝杠和空心螺母有效抑制了滚珠丝杠在高速进给时的热变形量,减小伺服进给系统的稳态误差。     

多电机驱动的双辊夹持旋压成形装置的机电联合仿真

在MATLAB/Simulink中建立了多电机驱动的双辊夹持旋压成形装置进给驱动系统的Simulink仿真模型,包括三环控制的数学模型,整定了电流环增益与速度环增益,并将ADAMS中的机械系统输出到MATLAB的Simulink平台中,进行双辊夹持旋压成形装置的机电联合仿真并进行控制系统参数优化的探讨。     

单、双丝杠驱动进给单元建模和有限元模态分析

以单、双丝杠驱动进给单元为研究对象,采用三维绘图软件Pro E建模,利用有限元分析软件ANSYS workbench对其进行模态分析,得出了单双丝杠驱动进给单元的前6阶固有频率,并对其进行了对比分析研究,研究结果表明:双丝杠驱动进给单元各阶固有频率明显高于单丝杠驱动进给单元,因而可以知道双丝杠驱动进给单元的刚度较单丝杠驱动进给单元的刚度会有明显地提升,进一步分析双丝杠间距对固有频率的影响,对于提高机床整体的动态性能具有重要指导意义。     

滚珠丝杆进给系统的多自由度柔体建模研究

考虑滚珠丝杠进给系统的机电耦合特性,对系统结构进行分块细化,降低系统的耦合复杂度,提出了丝杠进给系统的分-总式建模方法。将滚珠丝杆系统作多自由度柔体处理,综合考虑系统的弯曲、扭转及沿丝杠轴向的变形,基于动力学理论,采用瞬时变分法,推导出滚珠丝杠进给系统动力学模型,分析得出基于系统结构柔性影响与丝杠轴弯曲剪切综合变形而引起的耦合影响,不同于以往滚珠丝杠进给系统集中质量模型(混合模型)下各向振动之间的耦合影响及振动方程。通过振动实验,借助主分量分析法验证了所建立的动力学模型的正确性,为后续的丝杠进给驱动系统的动力学分析提供研究依据。