基于伺服电机闭环控制的直线运动平台开发

为实现开放式数控机床中工作台的直线进给运动,采用运动控制卡和伺服电机相结合的技术,通过Visual Studio C#编程实现了丝杠螺母副直线运动平台的运动控制,利用光栅测量平台位移,反馈给运动控制系统,实现了直线运动平台的闭环控制,提高了平台运动的控制精度,实现了平台位移的精确定位,为进一步开发开放式数控机床打下了坚实基础。

二维直线运动平台几何误差建模与数字化分析

针对二维直线运动平台的定位精度受到绕X、Y、Z三个方向转动产生的角位移误差和沿着这三个方向的线位移误差的影响,采用一种基于三维模型的数字化方法对这些几何误差进行分析。通过参考坐标系和齐次变换矩阵建立二维直线运动平台几何误差运动学模型,并基于误差模型对运动平台的各项几何误差进行分配、计算和合成。基于以上误差分配原则对运动平台使用的导轨提出形位公差要求。通过上述工作,在虚拟样机设计阶段能对所设计结构几何误差进行预测,为后续精密运动的设计提供可靠的参考。

直线运动平台几何误差建模与数字化分析

二维直线运动的坐标精密度会受到它所环绕的x、y、z方向的角位移以及其线位移差的干扰。因此若要研究其中的误差,就要使用一种三维模拟的研究方法。建立一个二维直线运动平台误差运动学模型,然后对该平台的所有误差数据进行分析和研究。根据数据得出求各个平面的误差公式。之后,就可以算出模拟机内的每个时间段的几何误差,并且使得之后的运动数据更加精密、准确。

基于直线音圈电机运动平台的线性自抗扰控制研究

运动平台是机床设备中重要的组成部分,广泛使用的机械导轨式运动平台定位精度难于突破微米级,摩擦是影响机械导轨式运动平台定位精度的主要原因。为解决摩擦作用导致的运动平台动态性能难以提升的问题,针对直线音圈电机运动平台设计了一种线性自抗扰控制器。将PD控制器和带模型信息的扩张状态观测器相结合,带模型信息的扩张状态观测器可以根据控制输入量和位置误差估计出平台运动过程中受到的摩擦力,并在控制输入量中进行补偿。该观测器很好地补偿了摩擦扰动,从而提高了系统的鲁棒性和跟踪性能。仿真实验表明:该线性自抗扰控制器与PID控制器相比,可有效提高直线音圈电机运动平台的动态性能。

气浮直线驱动平台定位误差影响因素研究

为实现气浮直线驱动平台定位误差的精确补偿,对气浮直线驱动平台定位误差的影响因素进行了研究。试验测量了气浮直线驱动平台的定位误差,发现其测量结果中包含有随机误差、时变的热误差以及与位置相关的几何误差。对定位误差进行补偿的前提是根据不同误差的性质准确地将其分离,否则就会存在少补或过补的现象。本文利用统计学的方法求出随机误差的数学期望,对测量数据的均值进行修正,消除随机误差对测量值的影响。进一步对修正后的均值进行多项式拟合,将位置相关的几何误差和时变的热误差分离,并发现时变的热误差对超精密气浮直线驱动平台的定位误差影响很显著,需要进行在线实时补偿。提出使用NURBS曲线插值的方法,建立位置相关的几何误差的预测模型,从而实现对位置相关的几何误差进行精确的预测和离线误差补偿。