一种进给伺服系统非线性PID交叉耦合控制

提高多轴伺服系统的轮廓跟随性能是现代计算机数控加工的重要应用之一。针对传统交叉耦合控制方法对自由曲线轨迹的轮廓跟踪精度较差以及传统PID控制系统抗扰性和鲁棒性较差的问题,提出一种基于自抗扰控制的交叉耦合轮廓误差补偿综合控制策略,该策略由用于位置环反馈控制和轮廓误差补偿的新型非线性PID(NLPID)、位置伺服控制器TNP-ADRC和基于NLPID的变增益交叉耦合控制器组成。在MATLAB/Simulink环境下对方波信号跟踪和标准圆轮廓加工过程中轮廓误差的变化情况进行仿真,仿真结果表明:与传统PID交叉耦合控制相比,该方法不仅能够有效提高系统的鲁棒性以及抗干扰能力,并且能够显著提高多轴运动控制系统的轮廓加工精度。

基于弧长参数的自由曲线实时误差估计算法

针对复杂型面零件加工精度要求提高以及在自由曲线跟随任务中实时精确计算轮廓误差难度较大等问题,提出一种基于弧长参数的自由曲线实时误差估计算法。在MATLAB/Simulink中利用非均匀有理B样条(non-uniform rational B-spline, NURBS)插补对椭圆轨迹和双纽线轨迹进行规划,将基于弧长参数的自由曲线实时误差估计算法与切线法、圆近似法、平均速度法和三点圆法的轮廓误差估算精度与执行时间等性能评价指标进行对比分析。仿真试验结果表明,基于弧长参数的自由曲线实时误差估计算法较现有常用的轮廓误差估计算法具有更好的轮廓误差估算精度,并且适用于大曲率自由曲线的情况。利用该方法可以更进一步设计出先进的交叉耦合控制(cross-coupled control, CCC)运动控制方案。