数控系统中高性能运动控制的应用研究.pdfVIP

第1期 (总第131期) 机 械 管 理 开 发 2013年2月 No．1(SUMNo．131) MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Feb．2013 数控系统中高性能运动控制的应用研究 梅文涛，杨 雪 (天津渤海职业技术学院，天津 300402) 摘 要：首先分析 了高速高精度数控加工系统中高性能运动控制器在设计中存在的问题，然后根据当前高性能运 动控制系统设计方法的发展现状，就今后高性能运动控制器的可能发展方向提 出了建议。 关键词 ：数控 系统；高速加工；运动控制；开放式体 系结构 中图分类号 ：TG519．1 文献标识码：A 文章编号：1003—773X(2013)01-0107-02 1 研究背景 轴联动以实现具体的性能指标 ，对于多轴协调指标的 近十几年来，随着科学技术的迅猛发展，国外数控 线性方面的研究已经较为成熟 ，Koren、Kulkarini以及 机床技术发展很快，对高性能新型数控系统、高精度伺 Tomizuka等人做出了重要贡献。Chiu在考虑非线性 服控制技术与主轴驱动技术的研究均领先于国内 ， 协调指标下对于相对一阶的系统提出了综合控制算 因此从我国的实际出发，除必要的跟踪研究以外，应增 法。以上算法的缺陷是忽略了模型不确定性和外部 大必要的人力和资金进行与其相关的关键设备和基础 干扰的影响。2)基于提高单轴运动精度的方法：大 理论的研究，这对我国机械制造水平以及为更高层次 部分研究者将重点放在通过提高单轴的跟踪精度来 的综合 自动化的开发和对国民经济的发展均具有重要 实现小的轮廓误差上，其中Lee的工作是此类方法的 意义。 代表。Umeno改进了Ohnishi提出的扰动观测器，使 2 运动控制研究现状 得系统对模型不确定性更具鲁棒性；另一方面，为解 新一代数控装置是实现高速度 、高精度 、高效率和 决参数不确定性和非线性模型不确定性，Yao提出了 高可靠性4个高性能指标的统一的整体。本文针对高 自适应鲁棒控制方案 。 性能数控系统伺服控制器设计中一个重要研究方面高 2．3 两种高性能的运动控制系统 性能运动控制在数控系统中的应用进行评述。 2．3．1 多传感器信息融合理论在加工中的应用现状 2．1 面临的问题 多传感器信息融合 M(SIF)是一个信息处理过程， 高速高精度加工在实用之前面临两个难题，一个 它将来自不同途径、不同时间、不同空间的传感器信息 是在存在扰动、模型和参数不确定性的情况下设计高 协调成统一的特征表达，以完成对某一对象和环境特 性能的伺服控制器2【】。传统的数控系统对机床的控制 征的描述嘲。现代工业生产以综合、复杂 、大型、连续 主要采用经典控制论方法PID控制口，其具有结构简 为其特点，采用了大量各式各样的传感器来监2914和控 单，使用方便和运行可靠等优点。但对系统中存在非 制生产过程。MSIF与工业监测控制结合，将形成一种 线性因素的控制问题PID控制器显得力不从心。由于 新型的工业监测控制系统。 传统数控系统的专有体系结构使得现代控制理论中的 提高加工精度常用的方法有：基于提高机床精度 自适应控制技术在系统的控制策略难中以更新，以至 的避免误差技术和基于消除误差本身的误差补偿技 于实现 自适应控制需要较高的成本和代