数控机床伺服系统动态特性的理论分析与仿真研究.PDFVIP

维普资讯 2008年 2月 机床与液压 Feb．2008 第 36卷 第2期 MACHINETOOL HYDRAULICS Vo1．36No．2 数控机床伺服系统动态特性的理论分析与仿真研究 范晋伟，刘栋，杨磊，张哲，欧阳冠军 (北京工业大学机 电学院，北京 100022) 摘要：运用拉格朗日动力学普遍方程，分别以电气系统电荷量、伺服电机输出转角以及滚珠丝杠扭转角为广义运动坐 标 ，从系统能量的角度，依次建立起伺服控制系统、机械传动系统以及机 电偶合系统的动力学模型，分析 r伺服控制系 统 、机械传动系统以及彼此间相互耦合的动态特性，以计算机仿真分析方法为手段，分析比较 l『不同的控制调节方案以及 不同的设计参数对伺服系统动特性所造成的影响，找到了影响机电偶合系统动态性能的关键影响因素和调整方向。对于伺 服系统的设计、控制参数合理设置以及保证伺服系统的动力性能具有重要意义。 关键词：伺服系统；动态特性；数控机床；仿真 中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号 ：1001—3881(2008)2—159—4 TheoreticalAnalysisandSimulationfortheDynamicCharacterofNC MachineServoSystem FANJinwei，LIUDong，YANGLei，ZHANGZhe，OUYANGGuanjun (TheCollegeofMechanicalEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100022，China) Abstract：Thedynamicmodelsoftheservo—system，mechanical—system anddynamicalsystem ofcouplingitemswereestablished intermsofsystem energybyusingtheLagrangedynamicgeneralizedequation andlookingtheelectricityofmotor，anglesofservo— motorandball—screwasthegeneralizedcoordinates．Theeffectofdifferentadjustwaysofcontrollingandthedesignparmaetersonthe dynamicalcharacterofservosystemwascomparedandanalyzed，theprimaryfactorsandadjustwayswhichaffectthedynamicalchar- acterofsystemwereobatained． Keywords：Servosystem ；Dynamicsperfomr ance；CNCmachine；Simulation 0 前言 探索出影响机电耦合系统动态性能的关键因素和调整 开放式数控系统是当今数控技术发展 的主要方 方 向。 向，由于数控系统在体系结构、控制功能和控制对象 等方面的全面开放，为用户对特定控制 目标采用个性 化控制策略提供了广阔的空间。然而正是因为开放数 控系统控制对象的非确定性 ，导致开放式系统的各项 控制参数无法预先确定，在开放式数控系统的机床配 置过程中，要求用户必须能够针对 自己特定的机械系 统，合理设置控制系统中各项控制参数，这样才能真 正发挥出开放式数控系统的控制功能，获得最佳的动 态性能。因此开展数控伺服系统的动力学建模、动态 性能仿真分析等方面的研究，对于合理确定伺服系统 的各项控制参数 ，保证控制真正发挥其内在功效显得 图 1 自行配置的开放式数控机床系统 尤为重要 ，同时这方面的研究工作，也是研制新型伺