基于刚柔-机电耦合龙门机床主轴进给驱动联合仿真.pdfVIP

2016年 1月 机械设计与制造工程 Jan．2016 第45卷 第 1期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．45No．1 DOI：10．3969／j。issn．2095—509X．2016．O1．005 基于刚柔 一机电耦合的龙门机床 主轴进给驱动联合仿真 胡 芳，叶文华 (南京航空航天大学机械电子工程学院，江苏 南京 210016) 摘要：以龙门机床主轴进给驱动为研究对象，利用虚拟样机技术建立其多体动力学模型，确定了 丝杠、滑枕柔性和导轨一滑块结合面参数，构建了主轴进给模块刚柔耦合模型；在MATLAB／Simu． 1ink中建立了永磁同步电机矢量控制模型，通过二者间的接 口，建立了龙门机床主轴进给驱动刚 柔一机电耦合仿真模型，对三环 PID参数进行 了整定。仿真结果表明，设计的伺服系统具有快 速、稳定和准确的特点。该仿真模型也实现了复杂机 电系统的联合仿真。 关键词：龙门机床；伺服进给系统；刚柔耦合；机电耦合；联合仿真 中图分类号：TH122 文献标志码：A 文章编号：2095—509X(2016)O1—0027—05 1 龙门机床主轴进给驱动联合仿真问题的 电伺服系统中，机械系统和控制系统闻存在直接的 提出 机电耦合作用，因此为了提高整个伺服系统的性 龙门机床主轴进给驱动主要 由伺服驱动器、永 能，机械系统和控制系统需要联合起来设计_2]。 磁同步电机、联轴器、滚珠丝杠副、滑枕和导轨等组 基于多领域建模和联合仿真技术能够较好地 成。传统机电伺服系统的设计，机械部分和电气部 解决机电控制系统设计的不足，可以运用联合仿真 分是独立建模分开设计的，它们分别根据各 自被分 技术对机械系统和控制系统进行联合设计_3]。利 配的性能指标完成设计、制造，然后将二者组装起 用虚拟样机技术将控制系统和机械系统联合起来 来进行测试，若未达到设计要求再对设计方案进行 进行反复调试，直到获得满足设计要求的结果，最 修改重新设计…。其流程如图l所示 。然而在机 后再进行物理样机试制，这样能够大大缩短开发周 期，降低开发成本。其设计流程如图2所示。 获取系统性能指标 为机械系统、控制系统 制定性能指标 机械系统设计 I I控制系统设计 机械系统实现 I I控制系统实现 系统集成与测试 图2 机 电系统联合仿真 Y 本文以龙门机床主轴进给驱动为研究对象 ，分 ⑨ 别在 ADAMS和MATLAB中建立机械系统和控制 系统模型，并通过二者间的接 口，将机械系统模型 收稿 日期：2015—10—09 基金项目：江苏省产学研前瞻性联合研究项目(BY2009103)；江苏省 “六大人才高峰”项目 作者简介：胡芳(1989一)，女，江苏泗阳人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为龙门机床伺服进给系统联合仿真分析 。