全直线电机驱动立卧转换四轴联动数控机床关键技术研究

admin · 发表于 2025-5-21 17:20:56

题目：

雅宝题库答案：

****此区域为收费内容**** 需支付 1 知识币后可查看，1币=0.01元查看答案

雅宝题库解析：
本论文以一种全直线电机驱动的立卧转换四轴联动数控机床为研究对象，深入分析和系统研究了虚拟机床建模方法、动力学建模及运动性能优化、直线电机驱动进给系统机电耦合建模及伺服系统控制、空间误差建模、辨识与补偿等关键技术，建立了机床物理样机，并通过实验验证了仿真模型和虚拟机床的正确性以及控制补偿策略的有效性和可行性。提出了一种数控机床虚拟设计方法，并采用此方法设计了一台完全由直线电机驱动的立卧转换四轴联动数控机床；其中，主轴功能模块为新型2-DOF非对称式并联机构，采用单边直线电机双动子驱动型式，结构简单紧凑，且具有立卧转换功能，并可扩展铣车复合加工功能。在运动学分析的基础上，基于遗传算法对机床运动性能进行了优化，即以灵巧度为目标优化了并联主轴机构的结构参数尺寸，运动仿真表明在整个工作空间内，优化后的机构操作性较好，且无运动干涉和奇异发生。基于边界元和刚度矩阵组集方法，建立了机床静刚度模型，并编制了刚度计算软件，由此计算得到机床在整个工作空间内位置刚度和旋转刚度的分布，可对机床进行刚度优化设计。基于速度和加速度、偏速度和偏角速度矩阵以及广义惯性力和惯性力矩的分析，利用虚功原理建立了机床刚体动力学模型，为虚拟机床的力学建模奠定了基础。同时，给出了基于CAD方法的动力学参数辨识算法，辨识得到并联主轴机构的动力学惯性参数值。为了优化电机驱动负载功率，提出了机床配重质量配比优化方法，并基于动力学辨识模型和设定的主轴摆动平台运动规划，计算得到电机驱动力最优解；仿真计算表明，该方法可显著降低电机驱动力，提升机床动态性能。在分析直线电机PWM的矢量控制模型及简化模型、传动系统数学模型、直线滚动导轨的非线性摩擦特性和轴控制器模型的基础上，建立了数控机床直线伺服系统的机电耦合仿真模型。针对传统PID控制器对高速、高加速进给系统控制性能的不足，提出了一种速度前馈+PID增益自适应调节（PIDA）控制策略，实验结果表明：伺服系统轨迹跟踪精度得到了明显提高。进一步，针对双直线电机驱动系统，提出了一种改进型并联式同步控制策略，并设计了自适应模糊同步误差补偿器，实验结果表明：该控制策略具有较好的同步控制精度。结合直线伺服进给系统机电耦合模型和机床刚体运动学、动力学模型，建立了虚拟机床仿真系统，以此对机床精度和伺服动态性能进行了预测和评估，并通过机床空载运行实验验证了仿真模型的正确性。基于虚拟机床系统，对机床伺服动刚度进行了仿真和实验研究，验证了模型的正确性和P-PI控制参数对伺服动刚度影响的一致性；同时提出了一种基于切削力预测前馈补偿的H∞鲁棒控制策略，仿真表明该控制策略可显著提高机床伺服动刚度。进一步，在机床空间误差特性分析中，基于虚拟机床结构和运动学特征，提出了空间误差解耦建模思想，并利用齐次坐标变换方法建立了空间误差模型；基于球杆仪快速测量技术，给出了机床空间误差元素直接测量辨识算法和参数化多项式模型间接辨识算法，由此辨识得到机床空间误差模型；以机床空间误差辨识模型为基础，采用NC型误差补偿策略，将误差值反向叠加到NC插补指令上，实现了机床空间误差的软件补偿；实验结果表明：误差补偿效果十分明显。在各项关键技术研究的基础上，基于CH-2010/MONC开放式数控系统平台，研制开发了全直线电机驱动的立卧转换四轴联动数控机床物理样机，并通过轮廓误差实验和位置精度实验验证了机床精度性能。本文的研究成果为此类高性能数控机床的研制开发提供了一定的理论和技术基础。

全直线电机驱动立卧转换四轴联动数控机床关键技术研究

天涯海角也要找到Ni：全直线电机驱动立卧转换四轴联动数控机床关键技术研究

相关帖子

QQ微信同步：1144766066。

服务

网站

战略合作