采用力矩电机直驱的数控机床进给系统伺服刚度优化

力矩电机直驱进给系统的刚度特性很大程度上取决于伺服刚度,伺服刚度是影响进给系统的抗干扰能力、动态响应特性、速度和精度的关键因素。该文以力矩电机直驱进给系统为研究对象,提出了一种基于Routh判据的伺服刚度优化方法,给出了控制系统稳定条件下系统各参数间相互约束关系。该优化方法可同时整定多个伺服控制参数以提高伺服刚度。首先基于直驱式力矩电机模型建立了完整的伺服进给系统机电耦合模型;在伺服系统控制参数对伺服刚度影响分析基础上,提出了系统稳定性Routh判据不等式的简化求解方法,建立了系统控制参数间的约束关系,利用Simulink对该方法进行仿真验证;最终提出了以伺服刚度为优化目标的伺服控制参数优化方法。以某五轴联动数控机床A轴力矩电机直驱进给系统为例,进行优化应用验证,结果表明:该优化方法在保持系统稳定性的同时能显著提高系统伺服刚度,并且对伺服系统动态跟踪精度等动态性能影响较小。