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基于开放式结构的高性能数控系统控制策略研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-06-20  来源:中国冲床网
核心提示:  基于开放式结构的高性能数控系统控制策略研究王军平、樊文王安、敬忠良3 710072,1西安:T:学院,西安710032,海交通大学上海基干开放式体系结构,将"I.件以及数控系疣作为统一整体考虑如何提苒细工S度。槎arr7开放式结构的高性能数控系统控制策略关a:开放式体系结构,高性能控制f数控系统1控制策略中明分类号,TP273文,A作S介U平(19H―),男(汉S>.KH合阳县人。西此工此大士

  基于开放式结构的高性能数控系统控制策略研究王军平、樊文王安、敬忠良3 710072,1西安:T:学院,西安710032,海交通大学上海基干开放式体系结构,将"I.件以及数控系疣作为统一整体考虑如何提苒细工S度。槎arr7开放式结构的高性能数控系统控制策略关a:开放式体系结构,高性能控制f数控系统1控制策略中明分类号,TP273文,A作S介U平(19H―),男(汉S>.KH合阳县人。西此工此大士生自前数抡机床及其数控系统正朝着速。a稍度化智舴化发联。面桩的主要挑故是实现砗速加工过s的监控以及设计拥性眭的阀服控制器。然而,新型传绝器、先进的伺服控制算法a程控制策硌的发si及应用师受到了传统的败控系统体系结构的制,因而许多学者致力于嫌立新的体系结构,即开放式体系结构。本文于开放式体系结构。t次将工件以及数控统作为统一体考虑妇何提加工精度,提葙于开放式结构的离性能数控系统校制策i开a式控系统体系结构简述数控系统是一种专用的汁算机系统,它用于工业现场控制,而和通用计算机有许多区别。长期以来,数s系统的发展自成体系。建立自己的软梗件结构,实行技术保密和技术封锼从而使得机床生产厂家和终用难进行二次开发制了机床和数控系统的能力,当教控机床进人分布式控制和柔柱制造系统环境,甚至要求与CAD/CAPP/CAM等共网息系统通讯后,族有的以单机职务为对象的cnc装涅逋得不够用了,新的环填要求。“「装置进一步苘开放式数控系统转化。

  开放式体系结构猗遄采用椟块层次化的结HN并通过各种形式向外拢供统一的应用程序接P,具有可移性。

  可扩展性、互操作性和可缩故性等特点,即系统组成的内部开放化和系疣姐成部件之间的开放化,2羸性埔数按系统制策雕基于开放式结构的篼性能数控系统控斛策辂由伺极控制器、多传ffi器检测与倌息合、数字值号处理器三部分ffi成,如Kl 1所示,琛代加工系缭由伺钽系统所支持。伺服系疣的件能对工件的葙度起着至关m要的作用前,大多数如工中心都装备了伺服系统。这些伺M系统都使用传统的户0反馆控制器随着栩度要求越来趑阮。典速如工单靠反镄控制己经不行了-S此高性描鲁棒运动控极为重要,其S的在于实现名义厣琮误差接近fi分辨串。要实现充逢择铕度如工目舫还拖着许多桃战。ft主要的间尤是在存在抗动、非线性辨劫不确定M情况下设计A速高奚度伺规控制器,当使用有限带宽的的伺版控制器时铕联廷迟成为引起位置误差的主要原因,从甜会影响工件的几何稍度flSF系统应该具有铯定菁棒性和性能螫棒性当动力学系坑的参数变化时,性能狒禅性汲得极为耍,这些网1会随砰速加工时进给速度的提商而更加严在设计高性能棒运动控制器时,这些H揉都应于以考Lm和Totnimfca提出了锌合莳馈摩力补偿。扰动现鹉器,位置反馆控粲器以及莳馏制器为一体的总体控制结构,即基于扰动现(器的高性能伺埋系统(DOB),扰动规(器用来朴锗扰动和模撖不确定性使得系统对校勘不确定浅更具鲁棒性前馈ffi制器可采用S优盍测控制。零相位误差踪控W.重复控斜辞来提离埘精庚,位迓反馈控制通常采用PID控制。对于非线性摩擦力补偿,常用的方法有:基于指数型非线性函数的在线补偿法,基于神经网络的倒控制器补偿法,鲁棒型的重复控制和变结构控制。但当系统参数变化较大或运动轨迹存在非连续加速度时,DOB则并不十分适当。Yao和Tamizuka提出了新的运动控制方法,即自适应鲁棒控制,基于自适应鲁棒控制的篼性能伺服系统具有良好的跟踪性能。

  多传感器检测与信息融合在篼性能加工中,提篼加工精度常用的方法有基于提篼机床精度的误差避免技术和基于消除误差本身的误差补偿技术。这两种方法最终的目的都是为了减少零件的加工误差。本文将工件以及数控系统作为统一整体考虑如何提篼加工精度,通过多传感器检测将工件以及数控系统联系起来。与单一传感器系统相比较,多传感器信息融合系统具有信息量大、容错性好和能获得单一传感器无法获得的特征信息等优点。加工过程是极其复杂多变的过程,位置、速度、温度和切削力等变化相互影响,只有加强对这些信息的采集和识别处理,得到可靠的数据才能进行正确的控制。通过多种传感器测量相应信号,然后利用多传感器信息融合技术感知加工状态信息,从而给控制器提供真实可靠的综合信息,提高控制精度。

  随着对系统信息处理速度以及实时性的要求越来越篼,随着大规模集成电路的发展,出现了各种专用于实时数字信号处理的芯片DSP.与通用微处理器相比,其主要特点有二:DSP芯片大多采用哈佛结构,即将程序指令和数据的存储空间分开,各有自己的地址与数据总线,这使得处理指令和数据可同时进行,从而大大提篼了处理效率;通用的微处理器在执行一条指令时,需要若干各指令周期才完成,DSP芯片则采用流水线技术,尽管每条指令的执行时间仍是几个指令周期,但由于指令的流水作业,综合起来看,每条指令的最终执行的时间是在单个指令周期内完成的。

  在数控系统中,数字信号处理器完成数据获取、轨迹产生、控制策略选择以及实时控制等功能。

  3结束语本文从篼精度加工的要求出发,通过多传感器信息融合技术将工件以及数控系统作为统一整体考虑如何提篼加工精度,提出了基于开放式结构的篼性能数控系统控制策略。该策略对于其他运动体的控制同样具有价值。

  黄金庆等。基于开放式结构的高性能数控系统的研制。制造技术与机床,1998(8):1416陈美华等。加工误差智能建模与预报技术的发展应用。云南工业大学学报,1998,14(3):69廖德岗。开放式数控系统的研究及其发展现状。机械,

 
 
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